Устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей Советский патент 1986 года по МПК H02P7/42 B60L9/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления асинхронными двигателями, питаемыми от преобразователей частоты, и может быть использовано, например, для тяговых электроприводов подвижного состава в железнодорожном транспорте.

Цель изобретения - повышение КПД асинхронных тяговых двигателей за счет уменьшения неравномерности периодов питающих напряжений.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления частотой асинхронных тяговых дви- ,, матора 7 поступает сигнал с выхода

15

гателей.

Устройство содержит преобразователь 1 частоты, подключенньй выходами к пофазно объединенным между собой обмоткам двух асинхронных тяговых двигателей 2 и 3, на валу каждого из которых установлены датчики 4 и 5 частоты вращения, генератор 6 абсолютного скольжения, подключенный выходом к первому суммирующему входу сумматора 7, второй и третий суммирующие входы которого соединены соответственно с выходами датчиков 4 и 5 частоты вращения и блок 8 управления преобразователем -частоты, подключенный выходами к управляющим входам преобразователя частоты 1.

В устройство для управле ния частотой асинхронных тяговых двигателей введены реверсивный счетчик 9, снабженный суммирующим, вычитающим вхо- дом и многоразрядным выходом, управляемый делитель 10 частоты с многоразрядным входом и тактовым входом, неуправляемый делитель 11 частоты и хенератор 12 тактовых импухшсов. Сумматор 7 дополнительно снабжен выходами положительной и отрицательной разности сигналов и вычитающим входом, объединенным с входом блока 8 управления преобразователем частоты подключенным к выходу неуправляемого делителя 11 частоты. Выходы положительной и отрицательной разности сигналов сумматора 7 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 9, выходами соединенного поразрядно с входами управляемого делителя 10 частоты, тактовый вход которого подключен к выходу генератора 12 тактовых импульсов, а выход - к входу неуправляемого делителя 11 частоты.

Устройство для управления частотой асинзсронных тяговых двигателей работает следующим образом.

Емпульсы с датчиков 4 и 5 частоты вращения, пропорциональные частоте вращения соответствующего асинхронного двигателя 2 и 3, поступают на суммирующие входы сумматора. 7, где суммируются с импульсами, поступающими с выхода генератора 6 абсолютного скольжения и соответствующими удвоенному (по числу асинхронных двигателей) значению абсолютного скольжения. На вычитающий вход суматора 7 поступает сигнал с выхода

еуправляемого делителя 11 частоты.

а выходах сугчматора 7 появляются мпульсы с разйостной частотой,прием при полож1;1тельном знаке разности сигнала поступают на суммиующий вход +1 реверсивного счетчика 9, а при отрицательной разности - соответственно на вьгчитающий вход -1.Реверсивньй счетчик 9 подсчитывает (интегрирует) импульсы разностной частоты, т.е. в нем хранится сумма, (интеграл) импульсов, поступивщих на входы +1 и -1 за все время работы устройства.

Двоичный код этой суммы появляется на выходах реверсивного счетчика 9 Сигналы с этих выходов поступают на управляющие входы управляемого делителя 10 частоты, выходная частота которого пропорциональна частоте тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 12 тактовых импульсов,, и управляющему коду на входах. Вьпсодные импульсы поступают на неуправляемый делитель 11 частоты,, выходной сигнал которого используется для управления преобразователем частоты 1 через блок 8 управления. Одновременно Сигнал с неуправляемого делителя 11 частоты поступает на Е1ычитающий вход сумматора 7.

Предположи, что суммарная частота №1пульсоЕ1 с датчиков 4 и 5 частоты вращения и генератора 6 абсолютного скольжения больше, чем частота импульсов с выхода неуправляемого делителя 11 частоты. В этом случае на выходе сумматора 7 появляются ьмпульсы с частотой положи- тельной разности, которые поступают на суммирующий: :вход 1 реверсивного счетчика 9, что приводит к увеличению двоичного кода на его выхо

дах. Это в свою очередь приводит к увеличению выходной частоты управляемого делителя 10 частоты и, следовательно, неуправляемого делителя 11 частоты, В результате разность входных частот сумматора 7 уменьшается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока .входные частоты не сравниваются. В этом случае на выходах сумматора 7 -импульсы отсутствуют, в реверсивном счетчике 9 хранится некоторое число, двоичный код которого поступает на управляющие входы управляемого делителя 10 частоты, поддерживая его выходную частоту, а значит и выходную частоту неуправляемого делителя 11 постоянной и равной суммарной час тете импульсов, поступающих с выходов датчиков 4 и 5 частоты вращения и генератора 6 абсолютного скольжения .

При уменьшении частоты на сумми- рукнцих входах С5 мматора 7 импульсы разностной частоты поступают на вычитающий вход -1 реверсивного счет чика 9, что приводит к уменьшению двоичного кода на его выходах и, еле довательно, к уменьшению частоты на выходах управляемого и неуправляемого делителей частоты.

На выходе неуправляемого делителя 11 частоты частота импульсов всегда устанавливается в соответствии с суммарной выходной частотой датчиков частоты вращения 4 и 5 и генератора 6 абсолютного скольжения.

Выходная частота управляемого делителя 10 частоты может быть очень большой, что позволяет применить делитель 11 частоты с болыпим коэффициентом деления и свести неравномерность периода .следования управляющих импульсов преобразователя 1 частоты, питающего асинхронные тяговые двигатели 2 и 3 до любой необходимой величины.

Выходная частота управляемого делителя 10 частоты изменяется дискретно, скачком. Величина скачка может быть сделана сколь угодно малой, что определяется количеством разрядов реверсивного счетчика 9. Для тягового асинхронного электропривода величина скачка, например, не должна превьшгать 0,1% номинальной частоты. Это требует дл;я своей реализации реверсивного счетчика 9 с не менее 10-двоичными разрядами. При

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

реализации устройства на микросхемах средней степени интеграции удобно применять 12-разрядные реверсивные счетчики, т.е. три корпуса, каждый из которых содержит четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик (например типа 155ИЕ7). В этом случае управляемый делитель 10 частоты также выполняется 12-разрядным, что тре- --бует двух корпусов 6-разрядного двоичного счетчика с переменным коэффициентом деления (например, типа 155ИЕ8).

Для-,построекия импульсного сумматора 7 целесообразно применять 3- 4-разрядный реверсивный счетчик.

Таким образом, введение в устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей реверсивного счетчика, управляемого и неуправляемого делителей частоты и генератора тактовых импульсов обеспечивает неравномерность периодов следования управляющих импульсов преобразователя частоты до любой заданной минимальной величины, что уменьшает паразитную фазовую модуляцию напряжений, питаюпсих асинхронные тяговые двигатели, уменьшает дополнительные пульсирующие составляющие момента и повышает КПД в сравнении с известным решением.

Формула изобретения

Устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей, содержащее преобразователь час- тоты,. подключенный выходами к пофаз- но объединенным между собой обмоткам двух асинхронных тяговых двигателей, на валу каждого из которых установлен датчик частоты вращения, генератор абсолютного скольжения, подключенный выходом к первому суммирующему входу сумматора, второй и третий суммирующие входы которого соединены соответственно с выходами датчиков частоты вращения, и блок управления преобразователем частоты, подключенный выходами к управляющим входам преобразователя частоты, о т- личающееся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения неравномерности периодов напряжений, питающих асинхронные тяговые двигатели, введены реверсивный счетчик, снабженный суммирующим,вычитающим входами и многоразрядньп вы5 12А1402«

ходом, управляемый делитель частотыпри . вьос оды положительной и

с многоразрядным входом и тактовымотрицательной разности сигналов

входом, неуправляемый делитель час-сумматора подключены соответствентоты и генератор тактовых импуль-но к суи мирухмцему и вычитающему вхосов, а сумматор дополнительно снаб- дам реверсивного счетчика, выхода жен выходами положительной и отрица ми соединенного поразрядно с входательной разности сигналов и вычи-мй управляемого делителя частоты,

тающим входом, объединенньм с вхо-тактовый вход которого подключен

дом блока управления преобразовате-к выходу генератора тактовых имлем частоты и подключенньм к выходую пульсов, а выход - к входу неуправнеуправляемого делителя частоты,ляемого делит(ля частоты.

Сос.тавитель А. Жнлин Редактор А. /Ь линич Тезфед д.Олейник Корректор М. Максимишинец

Заказ 3609/52 Тираж 631 Подписное ; ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предйриятие, г. Ужгород, ул. Щ)оектная,4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для тяговых электроприводов в железнодорожном транспорте. Цель изобретения - повышение КПД асинхронных двигателей (АД). Устр-во содержит преобразователь частоты (ПЧ) 1, АД 2 и 3, на валу каждого установлены датчики частоты вршце- ния 4, S, генератор абсолютного скольжения 6, сумматор 7, блок управления 8. В устр-во введены реверсивный счетчик (PC) 9, снабженный суммирующим, вычитаюсцим входами и многоразрядньм выходом, управляемый делитель частоты (УДЧ) 10, неуправляемый делитель частоты (НДЧ) 11 и генератор тактовых импульсов 12. Выходная частота УДЧ 10 может быть очень большой, что позволяет применить НДЧ 11 с большим коэффициентом деления и свести неравномерность периода следования управляющих импульсов ПЧ 1, питающего АД 2 и 3 до любой необходимой величины.Величина скачка определяется количеством разрядов PC 9, т.е. требуется PC 9 с не менее 10-ти двоичными разрядами. Введение в устр-во указанных узлов обеспечивает неравномерность периодов следования уп равляющих импульсов ПЧ 1 до заданной мин., величины, что уменьшает паразитную фазовую модуляцию напряжений, питаю1цих АД, уменьшает дополнительные пульсирующие составляющие моменты, что повышает КПД. 1 ил. с (Л N9 U О 1C