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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления частотно-регулируемыми электроприводами в различных отраслях народного -хозяйства, выполненных на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя и тиристорного преобразователя частоты с автономным инвертором тока.

Цель изобретения - упрощение эПек- тропривода и уменьшение эксплуата1 ;и- онных расходов.

На фиг,1 представлена функциональ- -js чом 21 во входной цепи и с резистором 22 и управляемьм ключом 23 в цепи обратной связи, формирователи 24 и 25 логических сигналов заданного

20

ная схема .частотно-регулируемого электропривода; на фиг.2 - блок управления током; на фиг.З - узел коррекции частоты,

Частотно регулируем)ьш электропривод содержит асинхронный короткозам- кнутньй двигатель 1 -(фиг,),, подключенный к преобразоватепю 2 частоты на основе автономного инвертора тока с двум5| управляющими входами 3 и 4 соответственно для тока и частоты, датчики 5 и 6 фазных токов и напряжений соответственно, последовательно соединенные блок 7 задания частоты вращершя, элемент 8 сравнения, регу- зо лятор 9 частоты вращения и блок 10 управления током, выходом соединенный с управляющим входом 3 для тока преобразователя 2 частоты, трехвхо- . довый блок 11 управления частотой с формирователем 12 сигналов потокос- цеплений и узлом 13 коррекции частоты 13, подключенный первым входом к выходу формирователя 12 сигналов по- токосцепленийв При этом первый вход формирователя 12 сигналов потокосцеп35

40

1ои фактического

1 токов, элемент

26 логического сравнения, соответствующие выходы которого подключены к управяяюя им входам управляемых ключей 21 и 23„

Входы формирователей 24 и 25 ло- - 25 гических сигналов заданного и фактического токов и объединенные выводы резисторов 19 и 20 образуют соответственно первый, второй и третий входы узла 13 коррекции частоты.

Каждый из формирователей 24 и 25 логических сигналов заданного и фактического токов содержит три компаратора на основе операционных усилителей с резисторными .сумматорами на входе и инвертирующим элементом на выходе. Элемент 26 логического сравнения 2 может бытыюстроен на основе двенадцати трехвходовых схем И и двух шестивходовых схем ИГ1И«

Частотно-регулируемый электропривод работает следующим образом.

ления, объединенные между собой вторые входы формирователя 12 сигналов потокосцеплений и узла 13 коррекции частоты и третий вход узла 13 коррекции частоты образуют соответственно первый,, второй и третий входы 14 -16 блока 11 управления частотой, выход которого, образованный выходом узла 13 коррекции частотЫ} подключен к управляющему входу 4 для частоты преобразователя 2 частоты. Первый и второй входы 14 и 15 блока 11 управления частотой подключены соответственно к вькодам датчиков 6 и .5 фазных напряжений и токов,

В частотно-регулируемом электроприводе третий вход 16 и выход блока 11 управления частотой подключены

соответственно к вы};;оду блока 7 задания частоты вращения и к другому входу элемента 8 сравнения.

Блок 10 управления током, представляющий собой функциональный преобразователь, может быть вьшолнен на ойнове операционного усилителя 17 (фиг.2), охваченного нелинейными обратными связям:и с использованием резисторов и диодовS

Узел 13 коррекции частоты содержит операционный усилитель 18 (фиг.З) с резисторами 19 и 20, управляемым клю0

о

5

0

5

1ои фактического

1 токов, элемент

26 логического сравнения, соответствующие выходы которого подключены к управяяюя им входам управляемых ключей 21 и 23„

Входы формирователей 24 и 25 ло- - 5 гических сигналов заданного и фактического токов и объединенные выводы резисторов 19 и 20 образуют соответственно первый, второй и третий входы узла 13 коррекции частоты.

Каждый из формирователей 24 и 25 логических сигналов заданного и фактического токов содержит три компаратора на основе операционных усилителей с резисторными .сумматорами на входе и инвертирующим элементом на выходе. Элемент 26 логического сравнения 2 может бытыюстроен на основе двенадцати трехвходовых схем И и двух шестивходовых схем ИГ1И«

Частотно-регулируемый электропривод работает следующим образом.

Выходной сигнал блока 7 задания частоты вращекия сравнивается в элементе 8 сравнения с выходным сигналом блока 11 управления частотой. Сигнал, ошибки с выхода элемента 8 сравнения поступает на вход регулятора 9 частоты вращения, на выходе которого формируется сигнал момента

:

двигателя 1 j в функ:и;ии которого в

блоке 10 упрактения током с помощью функционального преобразователя формируется сигнал задания амплитуды тока преобразователя 2 частоты.

Выходной сигнал блока 7 задания частоты Ефащеиия поступает также на вход блока 11 управления частоты, где преобразуется в сигнал выходной частоты нреобразователя 2.

Преобразование сигнала задания частоты вращения в сигнал выходной частоты в блоке 11 управления частотой определяется фазовой ошибкой между заданным и реальным положениями вектора тока статора двигателя 1 относительно вектора потокосцепления ротора. Если реальное положение вектора тока отстает от заданного, узел 13 коррекции частоты вырабатывает сигналы, увеличивающие выходной сигнал блока 11 управления частотой относительно задаваемого на входе 16. Частота тока на выходе преобразователя 2 частоты увеличивается. Вектор тока статора догоняет вектор потокосцепления.

Если же реальное положение векто- .ра тока опережает заданное, узел 13 коррекции частоты вырабатывает сигналы, уменьшающие выходной сигнал блока 11 управления частотой относительно входного. Частота тока статора уменьшается. Вектор потокосцепления догоняет вектор тока статора.

Таким образом, вьоделенный узлом 13 коррекции частоты сигнал фазовой ошибки между реальным и заданным положениями вектора тока меняет фактическую частоту тока на выходе преобразователя 2 частоты по сравнению с заданной на выходе блока 7 задания частоты вращения, непрерывно осуществляя подгонку частоты преобразователя 2 под фактическую частоту вращени двигателя 1. За счет этого обеспечивается устойчивая работа двигателя без опрокидывания при любых (в пределах допустимого) колебаниях момента нагрузки на его валу. Одновременно элементом 8 сравнения выделяется ошибка фактической частоты преобразователя 2 относительно заданной блоком 7, изменяющая выходные сигналы регулятора 9 частоты вращения, блока 10 управления током, а следовательно величину тока статора двигателя 1 и его электромагнитный момент до тех пор, пока фактическая частота тока преобразователя 2 не станет равной заданной.

Положение (фазовый угол) вектора тока статора задается с помощью компараторов формирователя 24 логических сигналов заданного тока, на входе которых суммируются сигналы пото- косцеплений различных фаз, фop шpye- мых в формирователе 12 сигналом пото

косцеплений из выходных сигналов датчиков 5 фазр1ых токов и датчиков 6 фазных напряжений.

Реальное положение вектора тока статора измеряется компараторами фор- м фователя 25 логических сигналов фактического тока, на входе которых суммируются выходные сигналы датчиков 5 фазных токов.

Логические сигналы 1, с выхода формирователя 24 сравниваются с логическими сигналами - - выхода формирователя 25 в элементе 26 логического сравнения, на выходе которого выделяется сигнал фазовой онибки. Если

логические сигналы

отстают по

фазе от соответствующих логических сигналов loj. (фазовый угол между векторами тока статора и потокосцепления меньше заданного), вырабатывается сигнал Больше на выходе Б элемента 26. логического сравнения, который замыкает yпpaвляe rый ключ 21 узла 13 коррекцш частоты, способствуя увеличению сигнала на выходе операционного усилителя 18 относительно входного сигнала.

Если логические сигналы 1, опережают по фазе сигналы 1 (фазовьш угол меладу векторами тока и потокосцегше ния больше заданного) вырабатывается сигнал Меньше на выходе М элe seнтa 26 логического сравнения, который замыкает ключ 23 узла 13 коррекции частоты, за счет чего выходной сигнал операционного усилителя 18 становится меньше входного (обращается в нуль). ,При совпадении по фазе логических сигналов фактического и задднпого токов (фазрвьй угол между векторам тока и потокосцепления равен заданному)., сигналы на выходах элемента 26 логического сравнения не вырабатываются, ключи 21 и 23 разомкнуты, выходной сигнал угла коррекции частоты 13 ра вен входному

Таким образом, введеш-se в частот- но-регулируемьвЧ электропривод допол- нительных связей между выходом блока 7 задания частота вращения и входом 16 блока 11 управления частотой а также между выходом блока 11 управления частотой и вторым входом элемента 8 сравнения дает возможность использовать в качестве сигнала обратной связи по частоте выходной сиг-, нал блока 11 управления частотой, благодаря чему упрощается конструк-ция электропривода за счет исключения тахогенератора и более простого выполнения блока управления частотой и уменьшаются эксплуатационные расходы. При этом в электроприводе сохраняются высокие регулировочные и динамические характеристики за счет точного воспроизведения задаваемого фазового угла между векторами тока статора и потокосцепления.

Формула изобретения Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронньш коротко- замкнутый двигатель, подключенный к преобразователю частоты на основе автономного инвертора тока с двумя управляющими входами для тока и час- TOTHj датчики фазных токов и напряжений, последовательно соединенные блок задания частоты вращения, элемент сравнения, регулятор частоты вращения и блок управления током, выходом соединенньш с управляющим входом для тока преобразователя частоты, и трехвходовый блок управления

частотой с форх шрователем сигналов потокосцеплений и узлом коррекции частоты, подключенный первым входом к выходу формирователя сигналов потокосцеплений, при этом первый вход формирователя сигналов потокосцеплений, объединенные между собой вторые входы формирователя сигналов котокосцеплений и узла коррекции частоты и третий вход узла коррекции частоты образуют соответственно первый, второй и третий входы блока управления частотой ыход которого, образованный

выходом узла коррекции частоты, подключён к управляющему входу для частоты преобразователя частоты, а первый и второй входы блока управления частотой подключены соответственно

к выходам датчиков фазных напряжений и токов, отличающийс ятем, что, с целью упрощения и уменьшения эксплуатационных расходов, третий вход и выход блока управления частотой подключены соответственно к йы- ходу блока задания частоты вращения и к другому входу элемента сравнения.

Изобретение относится к электротехнике о Целью изобретения является упрощение и уменьшение эксплуатационных расходов. Указанная цель достигается тем, что в частотно-регулируемом электроприводе третий вход 16 блока 11 управления частотой соединен с выходом блока 7 задания частоты вращения. Выход блока 11 подключен к второму входу элемента 8 сравнения. Указанное подключение блока 11 позволило использовать в качестве сигнала обратной связи по частоте выходной сигнал блока 11, что дало возможность исключить их схемы электропривода тахогенератор. 3 ил. с ig i О) ©

Х

10

фиб.З