Электропривод переменного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P7/74 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, где необходимы режимы стабилизации скорости и момента, а также э({)фективное торможение привода, в частности, в испытательных стендах для испытания двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - стабилизация момента на скорости ниже синхронной и повышение эффективности торможения.

На чертеже приведена функциональная схема электропривода переменного тока на базе асинхронного вентильного каскада.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1 с фазным ротором, в роторную цепь которого включен вентильный преобразователь 2, цепь выпрямленного тока которого через сглаживающий дроссель 3 и датчик 4 тока соединена с мостовым тиристорным инвертором 5, ведомым сетью, датчик 6 скорости и датчик 7 момента, соединенные с валом электродвигателя. Управляюцдие входы мостового тиристорного инвертора 5 подключены к выходам блока 8 импульсно-фазового управления, вход которого соединен с выходом блока 9 регулирования тока, юдклю- ченного входом через первый блок 10 сравнения к вь ходам регулятора 11 момента, регулятора 12 скорости и датчика 4 тока. F3 цепи обратньрх связей блока 9 регулирования тока, регулятора 11 момента и регулятора 12 скорости включены первый 13, второй 14 и третий 15 блоки ограничения. Регулятор 11 момента входом подключен к выходу второго блока 16 сравнения, к входу которого подключены объединенные выходы первого блока 17 разрешения управления моментом и второго блока 18 разрешения управления моментом. Регулятор 12 скорости входом подключен к выходу третьего блока 19 сравнения, первый вход которого связан с выходом блока 21 разрешения управления скоростью, а второй вход - с выходом блока 20 управления сигналом обратной связи по скорости. Кроме того, электропривод содержит блок 22 задания режимов работы, блок 23 запрета сигналов, блок 24 управления коммутаторами, трехфазный 25, однофазный 26 и двухфазный 27 коммутаторы, за- датчик 28 скорости и задатчик 29 момента. Силовой вход трехфазного коммутатора 25 подключен к трехфазной сети переменного тока, а выход - к фазам статорной обмотки асинхронного электродвигателя 1, первая фаза статорной обмотки асинхронного двигателя 1 соединена через двухфазный коммутатор 27 с первым силовым выводом однофазного ком.мутатора 26 и с .мостовым тиристорным инвертором 5, вторая фаза статорной обмотки асинхронного электродвигателя 1 соединена через двухфазный коммутатор 27 с вторым силовым выводом однофазного коммутатора 26 и с вентильным

преобразователем 2. Управляюшие выводы трехфазного 25, однофазного 26 и двухфазного 27 коммутаторов связаны двусторонними связями соответственно с первым, вторым и третьим управляющими выводами блока 24 упрагзления коммутаторами и одно- сторонни.ми связями с первым, вторым и третьим входами первого блока 17 разреше- шя управления моментом.

Кроме того, управляюц;ие выводы трех- фазпого 25 и однофазного 26 коммутаторов подключены соответственно к первым и вторым входам второго блока 18 разрешения управлении моментом, блока 21 разрешения управления скоростью и блока 23 запрета

сигналов. Первый выход блока 22 задания режимов работы подключен к первому входу блока 20 управления сигналом обратной связи по скорости, второй выход блока 22 1юдк.;почен к первому входу блока 24 управления коммутаторами и к третьему входу

блока 21 разреп ения управления скоростью, третий выход блока 22 подключен к четвертому входу первого блока 17 разрешения управле 1ия моментом, к первому управляю- входу первого блока 13 О1 ранпчепия,

5 к третьему входу блока 23 запрета сигналов и к второму входу блока 24 управления коммутаторами, четвертый выход блока 22 подключен к четверто.му входу блока 23 запрета сигналов, к третьему входу Еггорого блока 18 разрепшния управления .моменто.м и

0 к третьему входу блока 24 управления коммутаторами, пятый выход блока 22 задания режимов работы подключен к пятому входу блока 23 запрета сигналов, к четвертому входу блока 24 управления коммутаторами и л второму управляюшему входу первого

блока 13 ограничения. Пятый вход первого блока 17 разрешения управления моментом и четвертый вход второго блока 18 разре- П1ения управления моментом объединены и подключень( к выходу задатчика 29 мо.мен0 та, а выходы первого 17 и второго 18 блоков разрешения управления моментом объединены и соединен з1 с первым входом второго блока 16 сравнения, второй вход которого по.аключен к выходу датчика 7 момента. Первый и второй выходы блока 23 запрета сигналов подключены к второму и третьему входам блока 20 упраЕ5ления сиг- палом обратной связи по скорости, четвертый вход которого подключен к выходу датчика 6 скорости, пятый вход - к выходу

Q блока 21 разрешения управления скоростью и к первому ходу третьего блока 19 сравнения, а В1з1ход - к второму входу третьего блока 19 сравнения, четвертый вход блока 21 разрешения у; равления скоростью подключен к задатчику 28 скорости.

5 Блок 7 разрешения управления моментом пропускает сигнал управления с задатчика 29 момента на второй блок 16 сравнения в режиме самовозбуждения асинхронно5

го электродвигателя 1, а блок 18 разрешения управления моменто1М - при нормальной схеме включения асинхронного вентильного каскада.

Сигналы с выходов блока 22 задают следующие режимы работы электропривода: с первого выхода - торможение на выбеге (АО), с второго выхода - двигательный режим (), с третьего выхода - генераторный режим с самовозбуждением асинхронного двигателя (««), с четвертого выхода - генераторный режим при нормальной схеме включения (1дв), с пятого выхода - динамическое торможение (Т).

Электропривод работает следующим образом.

При включении питания в схему управления или при наличии управляющего си1 - нала на первом выходе блока 22 задания режимов работы двухфазный коммутатор 27 включен и угол f управления мостовым ти- ристорнь м инвертором 5 равен минимальной величине j& ь„„и.

Для работы электропривода в режиме стабилизации скорости блок 22 задания режимов работы устанавливают в положение, при которо.м имеет место сигнал на втором его выходе (ii)). При этом через блок 24 включается трехфазный коммутатор 25, подключая статор асинхронного двигателя 1 к сети и разрешая блоку 21 пропустить сигнал управления Uat на вход регулятора 12 скорости. Величиною Ujt задается нужная скорость привода. Если первоначальный режим электропривода - генераторный в нормальной схеме включения выще синхронной скорости, блок 22 задания режима работы ставят в положение управляющего сигнала на четвертом выходе (14в)- В этом случае также через блок 24 замыкается коммутатор 25, запитывая л,вигатель 1 и разрещая блоку 18 пропустить сигнал управления Ubn на вход регулятора 11 .момента. Из-за наличия на входе блока 20 комбинации сигналов Yi Дао Уг. где Yt ; Yj, ТдКиКг,; Д - выходной сигнал блока 21, KI, Кг, Кз - логические сигналы на выводах блока 24 управления коммутаторами 25-27 соответственно, блок 20 не пропускает сигнал Uft и нужный момент привода задают величиною и,д . Блок 13 в двигательном режиме и генераторном режиме при нормальной схеме включения ограничивает максимальный угол управления инвертором 5 на уровне ..«l 90 эл. град.

При необходимости первоначального вк;почения электропривода в генераторный режим работы с самовозбуждением асинхронного электродвигателя блок 22 задания режимов работы выставляют в положение управляющего сигнала на третьем выходе (lod.-)- Процесс самовозбуждения осуществляется ограничением утла управления в блоке 13 на уровне f .K 93 эл. град..

5

благодаря чему инвертор 5 на начальный период самовозбуждения переводится в вы- нря.мительный режим, подпитывая об.мотку статора выпрямлен)1ым токо.м ротора, а после развития процесса самовозбуждения ин- вертор 5 вновь переводится в инверторный режим. При этом сигналом с блока 24 включается коммутатор 27 и отключается коммутатор 26, разрегпая блоку 17 пропустить в схему регулирования сигнал задания момен0 та UjM.

В случае необходимости перехода из двигательного режима работы в генераторный в нор.мальной схеме включения привода на скорости выше синхронной последовательность работы схемы следующая.

Блок 22 задания режимов работы переводится в положение управляющего сигнала на четвертом выходе (1дб). при этом закрываются блок 21 сигналами W., , Кс, Кг и блок 20 сигналами Y, V, Д, после чего блок 18

0 разрещает пропустить сигнал Ujx на регулятор 11 момента. Пр) этом ком.мутаторы 25 и 26 включены, а коммутатор 27 отключен, состояние блока 13 не меняется.

При обратном переходе из генераторного режима (1да) в двигательный (MJ) необходимо выставить IJj, О, а блок 22 задания режимов работы перевести в положение управляющего сигнала на втором выходе (шз). Тогда имну,1ьсы прав. 1ещ1Я сетевы.м

0 инвертором 5 уходят на ;ь„„н . включаются блоки 20 и 21 и разрешают изменением Ujc установить необходимую скорость привода. Состояние блока 13 и коммутаторов 25-27 не меняется. Ком.мутаторы 25 и 26 включены, а коммутатор 27 отключен.

5 Переход из двигательного режима в генераторный при самовозбуждении асинхронной машины следующий.

Блок 22 задания режимов переводят в положение управляющего сигнала на третье.м

.., выходе (1сач)- При этом блок 13 ограничения выставляет ограничение ;Ьмакс 93эл. град., закрываются б.юки 20 и 21, управляю- п|ие импульсы устанавливаются в Я.Ч1, выключается коммутатор 25 и включается ком- .мутатор 27, а при с 1адании Id до нуля вы5 ключается коммутатор 26 и изменением Uj можно устанавливать нужный мо.мент двигателя.

Обратный переход из генераторного режима с сам()возб) ждением в двигате.чьпый осуществляется так.

Блок 22 задания режимов переводят в положение управляюп1его сигнала на втором выходе (toa), блок 13 переводится па ограничение jS ллкс. 90 эл. град., управляю- nuie импульсы блока 8 смещаются iiajbviHH,

5 вк, почается коммутатор 26, при спадании тока 1и до нуля отключается коммутатор 27 и при включении коммутатора 25 выходные си1-налы блоков 20 и 21 позволяют устанавливать нужную скорость электродвигателя изменением Use.

При переходе из двигательного режима в режим динамического торможения с самовозбуждением асинхронного электродвигателя блок 22 задания режимов устанавливают в положение управляю цего сигнала на пятом выходе (Т), блоки 21 и 20 в начале закрываются, блок 13 переводится на ограничение Знаке, 93 эл. град., управляющие импульсы на выходе блока 8 смещаются , отключается коммутатор 25, включается коммутатор 27, потом отключается коммутатор 26 сигналом YIJ, открывается блок 20, который реверсирует полярность U(.. Торможение идет в режиме токоограни- чения до тех пор, пока IJc не станет равным нулю, далее сигналом от блока 24 отключается коммутатор 27.

Переход в двигательнь.1Й режим из динамического торможения осуплествляется переводом блока 22 задания режимов работы в положение управляющего сигнала на втором выходе (Wj), блок 13 переводится на мак.с. 90 эл. град., блок 20 закрывается, управляющие импульсы блока 8 смещаются на мин, включается коммутатор 26 и при достижении Id нуля отключается коммутатор 27 и включается коммутатор 25, открываются блоки 20 и 21 и появляется возможность с помощью.Uac. управлять скоростью двигателя.

При переходе из генераторного режима с самовозбуждением асинхронного двигателя в динамическое торможение и обратно изменяется только источник задания тока, а коммутаторы 25-26 не переключаются. Т.е. при динамическом торможении работает сигнал Uc- (блок 20 открыт и реверсирует сигнал обратной связи по скорости), а при генераторном режиме с самовозбуждением работает UJMДля реализации отключения электродвигателя 1 в режиме выбега блок 22 задания режи.мов работы переводят в положение управляющего сигнала на первом выходе (АО). При этом закрываются блоки 20, 21, 17 и 18, управляющие импульсы блока 8 смепхаются на ния, причем при переходе из двигательного режима и генераторного режима вьпне синхронной скорости при нормальной схеме включения отключается коммутатор 25, а при переходе из генераторного и тормозного режимов при самовозбуждении асинхронного двигателя при 1ы- О отключается коммутатор 27, затем включается коммутатор 26 и привод останавливается.

Для создания режима стабилизации тока необходимо коэффициент усиления регулятора 11 сделать единичным. Так как коммутаторы 26 и 27 отключаются в бестоковую паузу, их габариты уменьщаются.

Использование предлагаемого электропривода позволяет стабилизировать момент двигателя на скорости ниже синхронной и

осуществлять устаг.овки.

эф(;)ективно(; т()рлч)ке:;ме

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Форм у., а и . ибретсни.ч

Электро:фив(Х 1 порсменного тока, содержащий асинхронный э. 1ектрод 5игатель с фазным ротором, в роторную цепь которого включен вентильный нреобразовате.пь, цепь вынрямленпог о тока которого через сглаживающий дроссель и датчик тока соединена с .мостовым тиристорны.м инвертором, ведомым сетью, датчик .момента и датчик скорости, соединенные с валом электродвигате. ш, систему регулирования, включающую в себя блок импульсно-фазового управления, выходы которого подключены к управ.чяю- щим входам мостового тири.сторпого инвертора, а вход соедиисм с выходом блока регу- :1ирова -а1я тока, вход которого через Г;ерв)1Й блок срав1-:ения соедине ; с иых(здами регуляторов мо.мента н скорости и с выходом датчика тока, блоки ограничения, включенные в цени обратных связей блока регулирования тока и регуляторов момента н скорости, при чем регулятор момента входом подключен к выходу HTOpoi o блока с)авненк 1, ;j регу;1я- тор скорости входом подсоединен к выходу третьего блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью стабилизации мо.мента на скорости ниже синхронной и ногзьп.нения эффективности тор.можения, в негч) ивел.ены однофазный, двухфазный и трехфазщ Й коммутаторы, блок yпpaвлe :ия коммутатора.ми, блок задания режимов работы, первый и второй блоки разрешения у 1равления моментом, блок разрешения управления скоростью, б.юк запрета сигналов и блок управле11ия сигналом обратной связи по скорости, за- датчик скорости и задатчик момента, трехфазный коммутатор снабжен выводами для подключения к трехфазному источнику переменного тока, а выход трехфазного коммутатора подключен к фазам статорной обмотки асинхронного электродвигателя, первая фаза статорной обмотки acHHxpoHiioro электродвигателя соединена через двухфазный коммутатор с первым силовым выводо.м однофазного коммутатора и с мостовым тирис- торным инвертором, вторая фаза статорной обмотки асинхронного электродвигателя соединена через двухфазный ко.ммутатор с вторым силовым выводом однофазног о коммутатора и с вентильным нреоб)азователем, управляющие выводы трехфазного, однофазного и двухфазп01 о коммутаторов связаны двусторонними связями соответственно с первым, вто)ым и третьим управ, :яющими выводами блока правления коммутаторами и односторонними связями с первым, вторым и третьим входа.ми первого блока разрешения управления моментом, управляющие выводы трехфазного и однофазного коммутаторов подключены к первым i вторым входам

второго блока разрешения управления моментом, блока разрешения управления скоростью и блока запрета сигналов соответственно, первый выход блока задания режимов работы подключен к первому входу блока управления сигналом обратной связи по скорости, второй выход блока задания режимов работы - к первому входу блока управления коммутаторами и к третьему входу блока разрешения управления скоростью, третий выход блока задания режимов работы - к четвертому входу первого блока разрешения управления моментом, к первому управляющему входу первого блока ограничения, к третьему входу блока запрета сигналов и к второму входу блока управления коммутаторами, четвертый выход блока задания режимов работы - к четвертому входу блока запрета сигналов, к третьему входу второго блока разрешения управления моментом и к третьему входу блока управления коммутаторами, пятый выход блока задания режимов работы - к пятому входу

блока запрета сигналов, к четвертому входу блока управления коммутаторами и к второму управляюш,ему входу первого блока ограничения, пятый вход первого и четвертый вход второго блоков разрешения управления моментом объединены и подключены к задатчику момента, а выходы первого и второго блоков разрешения управления моментом объединены и соединены с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика момента, первый и второй выходы блока запрета сигналов подключены к второму и третьему входам блока управления сигналом обратной связи по скорости, четвертый вход которого подключен к выходу датчика скорости, пятый вход - к выходу блока разрешения управления скоростью и к первому входу третьего блока сравнения, а выход - к второму входу третьего блока сравнения, четвертый вход блока разрешения управления скоростью подключен к задатчику скорости.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов. Цель изобретения - стабилизация момента на скорости ниже синхронной и повышение эффективности торможения. Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, вентильный преобразователь 2, дроссель 3, датчик 4 тока, тиристорный инвертор 5, датчик 6 скорости, датчик 7 момента. Система регулирования содержит блок 8 импульсно-фазового управления, блок 9 регулирования тока, блоки 10, 16 и 19 сравнения, регулятор 11 момента и регулятор 12 скорости, блоки 13-15 ограничения, блок 17 разрешения управления моментом. В электропривод введены блок 20 управ ления сигналом обратной связи по скорости, блок 21 разрешения управления скоростью, блок 22 задания режимов работы, блок 23 запрета сигналов, блок 24 управления коммутаторами, трехфазный 25, однофазный 26 и двухфазный 27 коммутаторы, задатчик 28 скорости и задатчик 29 момента. Электропривод обеспечивает необходимые режимы стабилизации скорости и момента, эффективное торможение, например, в испытательных стендах для испытания двигателей внутреннего сгорания за счет введения новых блоков. 1 ил. ( (Л to Ji О) СО to 05