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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронными короткозамкйутыми двигателями от непосредственного преобразователя частоты, параметры нагрузки которой меняются в широких пределах. Нагрузко сети могут быть, например, асинхрон ные двигатели, приводящие рольганги .транспортньк роликов прокатных станов количество и тип которых изменяется в течение цикла прокатки. Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к преобразователю частоты со звеном постоянного поля, датчики тока и напряжения, регуляторы напряжения и п ля, система регулирования образует два контура - контур напряжения и подчиненный контур тока. lj . Недостатками такого устройства являются низкий КПД что связано с двойным преобразованием энергии} от носительно высокая сложность силовой цепи, связанная с созданием схем, обеспечивающих искусственную ком1 1утадию вентилей/ невозможность получить оптимальный переходной про цесс в контуре тока и напряжения при изменении в широких пределах параметров нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является ча тотно-регулируемый электропривод,Со держащий электродвигатель, три реверсивньк преобразователя, соединен ных с соответствующими фазами двига теля, распределитель импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами jcex вентильных групп преобразователей, один из входов ра пределителя импульсов соединен с вы ходом блока импульсно-фазового управлений, а второй вход - с выходом задающего генератора частоты, регулятор тока, регулятор напряжения, блок задания отношения напряжения к частоте, задатчик интенсивности и датчик суммарного тока нагрузки, при этом контур регулирования поля явля ется внутренним, а контур регулирования .напряжения внешним контурами регулирования 2 . Однако такой частотно-регулируемый электропривод не позволяет осуществить независимую настройку контура тока и контура напряженияJ затрудняет или делает невозможной настройку регулятора тока на оптимальный режим при изменении параметр ров объектов регулирования, например при изменении числа работанмцих двигателей; не позволяет обеспечить независимую настройку регулятора напряжения от величины и характера нагрузки. Оптимальная настройка контуров в системах подчиненного регулирования достигается в том случае, когда частота среза внутреннего контура в два раза выше частоты среза внешнего контзФа. Это может быть достигнуто в том случае, когда параметры внутреннего контура остаются практически неизменными. Если же они меняются в широких пределах, а в преобразователях частоты с непосредственной связь1о, работающих в режиме сетевого источника, параметры нагрузки мо гут меняться в очень широких пределах (десятки и более раз за счет изменения количества и типов включаемых двигателей), то для достижения оптимальной настройки необходимо применять адаптивные регуляторы, что усложняет систему регулирования. В противном случае передаточная функция нагрузки, а следовательно, и частота среза внутреннего контура меняется в широких пределах, что не позволяет осуществить оптимальную настройку этого контура. Параметры настройки внешнего кон-, тура (в прототипе - контур напряжения) определяются передаточной функ1Д1ей замкнутого контура, тока, которая, меняясь в широких пределах, делает нёвозмож.ным простыми средствамиоптимизировать внешний контур,что особенно проявляется в режиме прерывистых токов имеюших место при ма- лых загрузках сети. Таким образом невозможна оптимальная настройка внутреннего контура тока во всех режимах а настройка внешнего контура -.зависит от параметров внутреннего контура. Работа электропривода в режиме токоограничения происходит следующим образом. При повышении обратной связи по току величины задания выход регуля- тора тока уменьшается, снижая выходное напряжение тирист.орных групп преобразователей частоты. При этом напряжение сети при неизменной частоте снижается, что, приводит к уменьшению максимального момента работающих приводов сети, в то время как активная составляющая тока возрастает. Ес ли же величина питающего напряжения для данной нагрузки оптимальна, то ЕФИ снижении напряжения псшный ток возрастает, что вызывает аварийную ситуацию. Цель изобретения - упрощение настройки. Поставленная цель достигается тем |ЧТО в частотно-регулируемый электропривод, содержащий три реверсивных пре образователя, соединенных с соответствующими фазами электродвигателя, распределитель импульсов, вькоды которого, соединены с управляющими входаьш. всех вентильных групп преобразователя, один из входов распреде/лителя импульсов соединен с выходами блока импульсно-фазового управления, а второй .вход - с выходом задающего генератора частоты, регулйт тор тока, регулятор напряжения,блок задания отношения напряжения к часто те, задатчик интенсивности, -датчик импульсного тока нагрузки, введены компаратор и ключ, блок суммирования напряжения нечетных вентильных групп и блок суммиров 1ния напряжения четных вентильных групп, причем, выход задатчика интенсивности соё.. дннен с одним из входов регулятора тока, второй вход которого через ключ соединен с выходом датчика суммарного тока нагрузки и с входам компаратора, второй вход которого подключен к блоку задания тока, а выход ко паратора соединен с упр авляюощм входом ключа, вькод. регулятора тока сое динен с входом задающего генератора частоты и с входом блока задания отношения напряжения к частоте, выход которого соединен с регулятором напряжения, входы блоков суммировани напряжения, нечетных и четных вентиль ных групп сбединены с выходами вентильных групп, второй вход блока сум мирования напряжения нечетных ч,ентильных групп соединен с общей точкой соединения нечетных вентильных групп,второй вход блока суммирования напряжения четных вентильных групп соединен с общей точкой соединения четных вентильных групп, а выходы указанных блоков суммирования напряже.ния соединены с входом регулятора 065-4 напряжения, выход которого подсоединен к блоку импульсно-фазового управления. На чертеже представлена блоК-схема частотно-регулируемого злектропривода. Частотно-регулируемый электропривод содержит три реверсивных пре-: образователя, состоящих из шести вентильных групп 1-6, при этом группы I, 3 и 5 образуют нечетную вентильную группу, а 2,4 и 6 - четную сглаживающего дросселя 7 и последова тельно включенного с ним датчика 8 суммарного тока нагрузки, который расположен в цепи тока нагрузки всех вентильных групп. Вькод задатчика интенсивности 9 .соединен с одним из входов регулято:. ра тока 10, второй вход которого Через ключ 11 соединен.с выходом датчика 8 суммарного тока нагрузки и с входом компаратора 12, второй вход которого подключен к блоку задания тока, а выход компаратора 12 соединен с уйравляницим входом ключа 11. Выход регулятора тока 10 соединен с входом задающего генератора частоты 13 и с вх.одом блока 14 задания отношения напряжения к частоте, выход которого соединен с регулятором напряжения 15. Входы блоков t6 и 17 суммирования напряжения нечетных,и четнь1Х вентильных групп соединены с выходами вентильных групп -1-6, второй вход блока 16 суммирования напряжения нечетных вентильных групп соединен с общей точкой нечетных вентильных групп 1, 3 и 5, а второй вход блока 17 суммирования напряжения четньк вентильных групп соединен с общей точкой четных вентильных груп 2, 4 и 6. Вькоды блоков 16 и 17 суммирования напряжения соединены с входом регулятора напряжения 15, вькод которого через блок 18 импульснофазового управления соединен с входом распределителя импульсов 19, выходы которого соединены с управляющими входами всех вентильных групп 1-6 преобразователя, выходами подклкменного к фазам электродвигателя 20, Устройство работает следую1цим образом. На компараторе 12 выставляется сигнал.задания а Затем подается сигнал на вход задатчика интенсивноети 9. Сигнал с выхода задатчика интенсивности поступает на вход регулятора тока 10.второй сигнал которого определяется уровнем сигнала на выходе компаратора 12. Аналоговый сигнал с выхода регулятора тока 10 посту- 5 пает на вход блока 14 задания отношения напряжения к частоте и задающего генератора частоты 13. Сигнал с выхода регулятора напряжения 15 подается на блок 18 импульсно-фазового управления, который формирует импульсы дпя открытия тиристоров в соответствии с сигналом задания (выходным сигналом регулятора напряжения .. 15). Сигналы с выхода блока 18 им- 5 пульсно-фазового управления подаются на один из входов распределителя импульсов 19, на второй вход которого подаются сигналы с выхода задающего генератора частоты 13. Такое 20 соединение блока 18 импульсно-фазового управления и задакщего генератора частоты 13 с распределителем импульсов 19 позволяет в определенно последовательности формирователь уп-25 равляющце импульсы на. тиристорных вентильных группах при изменении частоты и напряжения задания и, кроме того, позволяет в режиме токоограничения в соответствии с уменьшением выходно- ЗО го сигнала регулятора тока 10 снижать напряжение на выходе преобразователя частоты согласно принятому соотношению U/i , что позволяет сохранить это отношение в режиме токоограниче- j ния.

Напряжение с выхода четных и нечетных вентильйых групп прикладывается к электродвигателю 20. Сигнал обратной связи по напряжению для нечет-4р ных вентильных групп вьщеляется блоком 16 суммирования напряжения, а четных вентильных групп - блоком 17 суммирования напряжения. Сигнал обрат ной связи по напряжению образуется 45 путем суммирования импульсов напряжения на выходе вентильных групп 1-6. Возможна работа при использовании только четных или только нечетных вентильньк групп. ,JQ

При отклонении напряжения на выходе вентильных групп 1-6 от заданного значения регулятор напряжения вступает в работу и изменяет свое значе.ние так, чтобы вернуть .напряжение на -выходе вентильных групп к заданному значению. Контур, тока при нормальном режиме разомкнут и замыкается только тогда, когда суммарный ток, измеряемый датчиком 8 тока нагрузки станет больше уставки токоограниченияЛр., В этом случае срабатывает компаратор 12, выходной сигнал которого подается на управляющий вход ключа 11j и текущее значение тока подается на регулятор тока 10. Сигнал на выходе регулятора 10 уменьшается, что приводит к уменьшению задакщего напряжения и частоты. При этом заданное Ьротношение U / f сохраняется во всем диапазоне снижения напряжения при работе/токоограничения. Так как передаточная функция всех звеньев, определяющих настройку кон|Тура напряжения, практически не изменяется при изменении передаточной функции нагрузки, то оптимальная настройка контура напряжения сохраняется во всех режимах работы сети.

Поскольку контур тока замыкается только при достижении током установки токоограничения, которая имеет место при включении большей части нагрузки сети, то изменение передатоной функции нагрузкив режиме токоограничения невелико и может бьп-ь учтено параметрами регулятора тока. При этом настройка контура тока будет близка к оптимальной.

Таким образом, предлагаемое уст|войство позволяет относительно просто оптимизировать внутренний и внешний контуры, а следовательно, и всю систему регулирования. Благодаря оптимизации контуров сокращается время переходньЬс процессов, что повышает производительность механизмов, особенно работающих в .режиме частых пусков.

Кроме того, в результате поддержания оптимального соотношения U/i в режиме токоограничения не только улучша1втся качество переходных процессов, но и повышаются экономические показатели систем вследствие уменьшения потребляемой мощности, особенно систем, работающих при частых включениях в режиме токоограничения.

гЧ

со

.ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМ)1Й ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электро;с;вигатель три реверсивных преобразователя, составленных из чётных и нечетных групп вентилей, соединенных с соответствующими фазами электродвигателя, распредел11тель импульсов, выхо- ; ды которого соединены с управляющими входами всех вентильных групп преобразователей, один из входов распределителя импульсов соединен с выходами блока импульсно-фазового управления, a второй вход - с выходом задающего генератора частоты, регулятор тока, регулятор напряжения, блок отношения напряжения к частоте, задатчик интенсивности, датчик импульсного тока нагрузки отличающийся тем, что, с цепью упрощения настройки, в него введены 1ё лок суммирования напряжения нечетных вентильных групп, блок суммирования напряжения четных вентильных групп, компаратор и ключ, причем выход задатчика интенсивности соединен с одним из входов регулятора тока, второй вход которого через ключ соединен с выходом датчика суммарного тока нагрузки и с входом компаратора, второй вход которого подключен к блоку задания тока, a выход компаратора соеданен с управляющим входом ключа, выход регулятора тока соединен с входом задающего генератора частоты и с входом блока задания отношения напряжения к частоте, выход которого, соединен с регулятором напряжения, входы блоков суммирования, напряжения нечетньк и четных вентильных групп соединены с выходами вентильных групп, второй вход блока суммирования напряжения нечетных вентильных групп соединен tc общей точкой соединения нзчетных вентильных групп, второй вход блокасуммирования напряжения четных вен,тильных групп соединен с общей, .точкой соединения четных вентильных групп, a выходы указанных блоков Суммирования напряжения соединены с входом регулятора напряжения, выход которого подсоединен к блоку импульсно-фазового управления.

М

т:

-LJO

JOJ

о

1

РМ

I Г

«ч