Частотно-регулируемый электропривод переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике.

Цель изобретения - повьппение быстродействия путем повьшения точности измерения ЭДС двигателя.

На фиг.1 представлена структурная схема частотно-регулируемого электропривода переменного тока; на фиг.2 - структурная схема блока выделения ЭДС; на фиг.З - структурная схема блока коррекции ЭДС двигателя.

Частотно-регулируемый электропри- В9Д переменного тока содержит преоб10

подключен к одному выходу таймера Выход операционного усилителя 18 яв ляется выходом блока выделения ЭДС.

Блок 14 коррекции составлен из последователъно соединенных интегра тора 24 (фиг.З) и блока 25 выделени экстремума и последовательно соединенных масштабного усилителя 27 и управляемого ключа 26, управляющий вход которого соединен с выходом блока 25 вьщеления экстремума. Входы интегратора 24 и масштабного уси лителя 27 объединены и образуют пер вый вход блока 14 коррекции, соедиразователь частоты, состоящий из последовательно соединенных между собой 15 ненный с выходом блока 9 выделения управляемого выпрямителя 1 и инверто- ЭДС. Второй Bxorf блока 25 вьщеления ра 2, к выходу которого подключен асинхронный двигатель 3, блоки 4 и 5 управления соответственно выпрямитеэкстремума образует другой вход бло ка коррекции, подключенный к втором выходу таймера 15, а свободный вывод

лем и инвертором. Вход блока 4 управ-20 ключа 26 является выходом блока 14

ления выпрямителем через регулятор 6 напряжения соединен с входом первого блока 7 суммирования, один вход которого и вход блока 5 управления инверкоррекции, подключенным к входу запоминающего блока 16.

Первый вход второго сумматора 13 (фиг.1) соединен с выходом выпрямит

тором соединены с выходом блока 8 за- ля 12, второй вход сумматора 13 - с

Дания сигнала управления.

Б электропривод входят также блок 9 выделения ЭДС, датчик 10 тока двигателя, датчик 11 напряжения двигателя и вьшрямитель 12, вход которого соединен с выходом блока выделения ЭДС.

В электропривод введены второй

30

выходом запоминающего блока 16, а выход сумматора 13 соединен с вторым входом первого сумматора 7.

Электропривод работает следующим образом.

Сигнал и., подается на сумматор 7

40

45

и на блок 5 управления инвертором, управляющие импульсы которого определяют частоту вращения асинхронного сумматор 13, блок 14 коррекции, тай- 35 двигателя 3. мер 15 с двумя выходами и запоминаю- . щий блок 16.

Блок 9 выделения ЭДС состоит из двух соединенных между собой операционных усилителей 17 и 18 (фиг.2), делителя 19 напряжения и конденсатора 20. В указанный блок введен управляющий ключ 21. Вход делителя 19 напряжения соединен с выходом операционного усилителя 17. Одна обкладка конденсатора 20 соединена с делителем 19 напряжения, а другая - с одним выводом управляемого ключа 21, другой вывод которого подключен к входу операционного усилителя 18. Входы операционных усилителей 17 и 18 образуют два входа блока измерения ЭДС, один из которых через переменный резистор 22 подключен к выходу датчика 10 тока, а другой вход через переменный резистор 23 - к выходу датчика 11 напряжения. Управляющий вход ключа 21 образует третий вход блока вьщеления ЭДС, который

Сигнал с выхода инвертора 2 через датчики тока 10 и напряжения 11 подается на блок 9 выделения ЭДС, сигнал с выхода блока 9 через выпрямитель 12 и сумматор 13 подается на сумматор 7. Таким образом, блок 9 вьщеления ЭДС. и выпрямитель 12 образуют главную обратную связь. На выходе сумматора 7 появляется сигнал ошибки, который подается на регулятор 6 напряжения. Регулятор 6 напряжения отрабатывает эту разность и сигнал с его выхода подается на блок 4 управления выпрямителем, который осуществляет изменение напряжения на выходе управляемого выпрямителя 1 таким образом, чтобы поддерживать внутреннюю ЭДС двигателя на 55 заданном уровне. Однако измерение внутренней ЭДС за счет изменения активного сопротивления двигателя происходит с ошибкой. Так как ошибку вносит блок, стоящий в цепи обратной

50

подключен к одному выходу таймера 5. Выход операционного усилителя 18 является выходом блока выделения ЭДС.

Блок 14 коррекции составлен из последователъно соединенных интегратора 24 (фиг.З) и блока 25 выделения экстремума и последовательно соединенных масштабного усилителя 27 и управляемого ключа 26, управляющий вход которого соединен с выходом блока 25 вьщеления экстремума. Входы интегратора 24 и масштабного усилителя 27 объединены и образуют первый вход блока 14 коррекции, соединенный с выходом блока 9 выделения ЭДС. Второй Bxorf блока 25 вьщеления

ненный с выходом блока 9 выделения ЭДС. Второй Bxorf блока 25 вьщеления

экстремума образует другой вход блока коррекции, подключенный к второму выходу таймера 15, а свободный вывод

коррекции, подключенным к входу запоминающего блока 16.

Первый вход второго сумматора 13 (фиг.1) соединен с выходом выпрямите

выходом запоминающего блока 16, а выход сумматора 13 соединен с вторым входом первого сумматора 7.

Электропривод работает следующим образом.

Сигнал и., подается на сумматор 7

и на блок 5 управления инвертором, управляющие импульсы которого определяют частоту вращения асинхронного двигателя 3.

Сигнал с выхода инвертора 2 через датчики тока 10 и напряжения 11 подается на блок 9 выделения ЭДС, сигнал с выхода блока 9 через выпрямитель 12 и сумматор 13 подается на сумматор 7. Таким образом, блок 9 вьщеления ЭДС. и выпрямитель 12 образуют главную обратную связь. На выходе сумматора 7 появляется сигнал ошибки, который подается на регулятор 6 напряжения. Регулятор 6 напряжения отрабатывает эту разность и сигнал с его выхода подается на блок 4 управления выпрямителем, который осуществляет изменение напряжения на выходе управляемого выпрямителя 1 таким образом, чтобы поддерживать внутреннюю ЭДС двигателя на заданном уровне. Однако измерение внутренней ЭДС за счет изменения активного сопротивления двигателя происходит с ошибкой. Так как ошибку вносит блок, стоящий в цепи обратной

31292

связи, то ошибка в определении внутренней ЭДС приведет к ошибке в напряжении на выходе управляемого выпрямителя 1, т.е. нарушится заданное соотношение между напряжением и час- 5 тотой. Появление ошибки в определении внутренней ЭДС определяется тем,

d

что при --- о не выполняется coat

отношение

KOH К„

и К. -Кит ir.

где Кд„ , - коэффициент передачи

обмоток двигателя по напряжению U и току i соответственно;

ин ит коэффициенты передачи измерительного тракта устройства по напряжению и току соответственно.

Коэффициент Кд выставлен для конкретного значения активного сопротивления г. При работе величина г меняется в широких пределах и калибровка нарушается.

Ошибка в определении ЭДС (знак ошибки может быть как положительный,, так и отрицательный) через масштаб- ный усилитель 27, ключ 26 подается на запоминающий блок 16 и далее на сумматор 13.

В сумматоре 13 сигналы с выхода вьтрямителя 12 и запоминающего бло- ка 16 алгебраически суммируются, и в качестве главной обратной связи подаются на сумматор 7. Например, если сигнал на выходе запоминающего блока отрицательный, то на выходе суммато- ра 13 сигнал уменьшается, разность на выходе сумматора 7 увеличивается и сигнал на выходе управляемого выпрямителя 1 растет до тех. пор, пока U| не станет равно сигналу обратной связи, так как в качестве регулятора 6 напряжения применен ПИ-регулятор.

Изменение ошибки в определении внутренней ЭДС производится по сигналам с выхода таймера 15. По первому .сигналу с таймера 15 разрывается ключ 21, по второму сигналу определяется экстремум потокосцепления. При достижении максимума потока блок 25 выделения экстремума кратковременно открывает ключ и происходит определение сигнала ошибки и запоминание это то сигнала в блоке 16. В сумматоре 13 сигналы с выхода выпрямителя 12

5

0

5

0

0

5 0 5

0 5

1574

и запоминающего блока 16 алгебраически суммируются.

Данное устройство позволяет поддерживать внутреннюю ЭДС двигателя на заданном уровне вне зависимости от изменения активного сопротивления, что делает настройку системы практически независимой от изменения температуры двигателя.

Так как измеренное значение внут- ренней ЭДС двигателя все время корректируется, то механические характеристики двигателя поддерживаются на заданном уровне путем изменения напряжения питания, которое определяется нагрузкой и тепловым режимом двигателя. За счет поддержания уточненного соотношения между напряжением и частотой повьшзается производительность механизмов, обусловленная большим быстродействием автоматизированного электропривода. Кроме того, уменьшаются энергетические затраты, так как привод работает в более оптимальном режиме.

Формула изобрете, ния

Частотно-регулируемый электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель, преобразователь частоты, составленный из соединенных между собой управляемого выпрямителя и инвертора, выход которого подключен к асинхронному двигателю, блоки управления выпрямителем и инвертором, вход блока управления вьт- рямителем через регулятор напряжения связан с выходом первого блока суммирования, один вход которого и вход блока управления инвертором соединены с выходом блока задания сигнала управления , датчики тока и напряжения двигателя, двухвходовый блок выделения ЭДС, составленный из двух соединенных между собой операционных усилителей, делителя напряжения, вход которого соединен с выходом одного усилителя, и конденсатора, одна обкладка которого соединена с делителем напряжения, входы операционных усилителей образуют входы блока вьще- ления ЭДС, один из которых подключен к выходу датчика тока, а другой- к выходу датчика напряжения, выход другого усилителя является выходом блока выделения ЭДС, подключенным к i входу выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повьшге512

ния быстродействия путем повышения точности измерения ЭДС двигателя, блок вьщеления ЭДС снабжен управляемым ключом, один выход которого соединен с другой обкладкой конденсато- ра, другой выход - с входом второго операционного усилителя, а управляющий вход ключа образует третий вход блока выделения ЭДС, и введены второй сумматор, запоминающий блок, тай- мер с двумя выходами и двухвходовый блок коррекции, составленный из последовательно соединенных интегратора и блока вьщеления экстремума, последовательно соединенных масштабного усилителя и управляемого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу блока выделения экстремума.

57 6 ,

входы интегратора и масштабного усилителя объединены и образуют .первый вход блока коррекции, подключенный к выходу блока вьщеления ЭДС, второй вход блока коррекции образован вторым входом блока экстремума и подключен к одному выходу таймера, второй выход которого соединен с третьим входом блока вьщеления ЭДС, выход блока коррекции, образованный вторым выводом управляемого ключа указанного блока, связан с входом запоминающего блока, выход которого соединен с одним входом второго сумматора, вторым входом подключенного к выпрямителю, а выходом - к другому входу первого сумматора. .

К КблОНуЮи:11

Ojn 5П01Ш15

I

Фи.г

te.J

Редактор С.Пекарь

Составитель В.Тарасов Техред В.Кадар

Заказ 284/57

Тираж 661 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в частотнорегулируемый электропривод введены блок коррекции 14, таймер 15, запоминающий блок 16, второй сумматор 13, а в блок 9 выделения ЭДС - ключ 21. Введение указанных блоков и элементов позволяет поддерживать внутреннюю ЭДС асинхронного двигателя (АД) на заданном уровне вне зависимости от изменения активного сопротивления (АД), т.к. измеренное значение внутренней ЭДС все время корректируется, то механические характеристики АД поддерживаются на заданном уровне путем изменения напряжения питания. За счет повышения точности поддержания соотношения между напряжением и частотой снижаются энергетические затраты электропривода. 3 ил. I (Л 10 11 to ( Ю