Частотно-регулируемый электропривод Советский патент 1988 года по МПК H02P7/42 

ограничения. Управляющий вход ключа этой цепи через элемент НЕ соединен с управляющим входом ключа 9 системы 7 управления реверсивным выпрямителем (РВ) 3. В результате замыкания ключа по сигналу выключения группы i Вперед РВ 3 обеспечивает ограничение напряжения на выходе регулятора напряжения до уровня, соответствующего величине напряжения при минимальном угле инвертирования РВ 3,

Это значение определяется из условия коммутационной устойчивости РВ 3, Автоколебательный процесс протекает при малых отклонениях от заданных величин. При увеличении нагрузки включается группа Вперед и напряжение увеличивается до требуемой величины, Йовьшается экономичность электропривода за счет улучшения использования силового оборудования по напряжени19. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах общепромышленного назначения. Целью изобретения является повьпвение нагрузочной способности, за счет расширения диапазона регулирования по напряжению. Указанная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод нелинейного элемента НЕ 17, а операционный усилитель нелинейного блока 13 охвачен цепью из управляемого ключа и узла

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно регу- лируемому электроприводу построенному на основе асинхронного двигателя и преобразователей частоты с автономным напряжением и реверсивным вьшрямителем, и может быть использовано для механизмов общепррмьшшенно- го назначения.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности за счет расширения диапазона регулирования, по напряжению.

На фиг.1 представлена функциональная схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг.2 - схема подключения узла ограничителя; на фиг.З - диаграмма работы реверсивного выпрямителя.

Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель I (фиг.1), прдключенньй к выходам автономного инвертора 2 напряжения, реверсдавный выпрямитель 3 подключенный выходом через датчик 4 тока и 5 к входу автономного инвертора 2 напряжения, систему 6 управления aBTOHoisfflbiM инвертором напряжения и систему 7 управления реверсивным вьшрямителем, выполненную с . блоком 8 фазового управления, ключом 9 управления группой вентилей Вперед, ключом 10 управления группой вентилей Назад и переключателем 1I групп вентилей с двумя входами и двумя выходами, блок 12 задания, подключенный выходом к входу систе вл 6 управления автономным инвертором напряжения и к входу нелинейного блока 13, реализующего зависимость амплитуды напряжения статора от частоты

и выполненного с операционным усилителем, регулятор 14 напряжения, первый вход которого подключен к выходу нелинейного блока 13, а второй вход через датчик 15 напряжения подключен

к входу автономного инвертора 2 на- пряжения, регулятор 16 тока, первый вход которого подключен к выходу регулятора 14 напряжения, а второй вход - к выходу датчика 4 тока, Входы переключателя 11 групп вентилей подключены соответственно к выходам датчика 4 тока и регулятора 14 напряжения, выход регулятора 16 тока подключен к входу блока 8 фазового

управления, соединенного выходом с входами ключей 9, 10 управления группами вентилей Вперед и Назад. Управляющие входы ключей 9, 10 подключены к соответствующим выходам

переключателя П групп вентилей, а выходы ключей 9, 10 подключеша к со - ответствующим управляющим входам реверсивного вьтрямителя 3.

В частотно-регулируемый электро-г

привод введен элемент НЕ 17. Нели- нейшлй блок 13 содержит операционный усилитель 18 (фиг.2) с резистором 1,9 на входе и цепью отрицательной обратной связи 20, реализующий

требуемую зависимость амплитуды напряжения от частоты. Между выхрдом и входом операционного усилителя 18 включены последовательно соединенные узел 21 ограничения и yпpaвляe в Iй

ключ 22. Узел 21 ограничения выполнен на переменном резисторе 23, подключенном к источнику постоянного напряжения, и отсекающем диоде 24.

Управляющий вход ключа 22 через элемент НЕ 17 соединен с управляющим входом ключа 9 управления группой вентипей Вперед.

. В основе работы частотно-регулируемого электропривода лежит следующее .

Рекуперативное торможение двигательной нагрузки обеспечивается переводом реверсивного вьтрямителя в режим инвертора, ведомого сетью (запирание группы Вперед и отпирание группы Назад). При этом, если минимальный угол управления выпрямителем csi «; О, то мршимальный угол инвертирования, безопасный с точки зрения коммутационной устойчивости инвертора, ведомого сетью,В ин 20- 30 эл.град. При малых значениях тока реверсивного выпрямителя, например в режиме холостого хода двигателя, система автономного регулирования напряжения работает в автоколебательном режиме сканирования с малыми отклонениями тока и напряжения выпрямителя от заданных значений, который обусловлен наличием LC-фильт ра, последовательно включенных ПИ- регуляторов напряжения и тока при близком к нулю сигнале отрицательной обратной связи по току. Данный режим сопровождается переключением групп Вперед и Назад управляемого реверсивного выпрямителя.

Если электропривод работает с предельным напряжением н выходе вы - прямителя - для группы Вперед ( для группы Назад /3 20-30 эл,град то из-за указанной разницы в углах управления и инвертирования установившиеся значения сигналов обратной связи по направлению для обеих групп оказываются разными. Между тем задание напряжения на входе регулятора напряжения с выхода функционального преобразователя определяется только заданной частотой автономного инвертора и никак не связано с указанным автоколебательным процессом в системе автоматического регулирования. Вследствие этого ИИ-регулятор напряжения накапливает ошибку, поэтому каждое включение группы Вперед и выключение группы Назад сопровож

0

5

0

5

0

5

0

5

дается все возрастающим броском тока вьтрямитеяя, что приводит к нарзгшению работы электропривода и к его аварийному отключению. Дпя подключения этого явления минимальный угол управления можно задавать из условиясУмич- /3 д,ин . однако это приводит к недоиспользованию силового оборудования по напряжению и к уменьшению вращающего момента асинхронного двигателя на высоких частотах, т.е, к снижению экономичности электропривода.

Частотно-регулируемый электропривод работает следуюш;им образом.

Напряжение на входе автономного инвертора 2, пропорциональное его выходному напряжению, стабилизировано системой автоматического регулирования с подчиненным регулированием тока реверсивного выпрямителя 3, которая содержит последовательно вклю- ченные регуляторы напряжения 14 и тока 16.

Переменный резистор 23 (фиг.2) выбирают таким образом, чтобы задание напряжения на входе регулятора 14 напряжения соответствовало минимальному по условиям коммутационной устойчивости реверсивного вьтрямителя 3 углу инвертирования /3,

Пусть в исходном состоянии электропривод работает в соответствии с заданием частоты с выхода блока 12 при минимальном угле управления реверсивным вьшрямителем 3, т.е, с максимальным напряжением на статоре асинхронного двигателя 1. Момент нагрузки при этом такой, что согласно фиг.З сигнал 25 тока реверсивного выпрямителя 3 достаточно большой и система автоматического регулирования работает в устойчивом режиме. На выходе регулятора 14 напряжения - установившийся сигнал задания направления тока Вперед, переключатель 11 группы вентилей формирует сигнал 26 управления группой Вперед реверсивного вьтрямителя 3. Ключ 22 разомкнут, узел 21 ограничения выходного сигнала операционного усилите- . ля 18 не действует.

Если при сохранении сигнала с выхода блока 12 задания момент нагрузки падает, например, до нуля, ток реверсивного выпрямителя 3 может уменьшиться до такой величины, что система автоматического регулирования переходит в автоколебательный режим сканирования, который, как отмечалось, обусловлен наличием дву х пи-регуляторов и LC-фильтра при малом сигнале обратной связи по току. На выходе регулятора 14 напряжения возникает знакопеременный сигнал, в в функции которого переключатель 11 группы вентилей попеременно формирует сигналы 26 и 27 (фиг.З) управления группами .Вперед и Назад реверсивного выпрямителя.

На выходе датчика 4 тока получают знакопеременный сигнал 25. При снятии сигнала 26 управления группой Вперед на входе ключа 9 на выходе элемента НЕ I7 возникает сигнал дпя замыкания ,ключа 22, Узел 21 ограничения через диод 24 шунтирз ет операционный усилитель 18 и его выходной сигнал 28 снижается, до уровня, заданного резистором 23, соответствующего минимальному углу инвертирования, как показано на фиг.З.

При включении группы Вперед и включении группы Назад напряжение на входе автономного инвертора 2 уменьшается за счет разряда емкости LC-фильтра 5 до уровня, соответствующего минимальному углу инвертирования реверсивного выпрямителя 3. При зтом благодаря снижению уровня задания напряжения на входе регулятора 14 напряжения до уровня отрицательной обратной связи с выхода датчика 15 регулятор в течение работы группы Назад и пауз между работами групп не накапливает ошибки. Автоколебательный процесс в системе автоматического регулирования протекает при малых отключениях от заданных величин. При увеличении нагрузки, как показано на фиг.З, сигналом 26 включается грут1па Вперед и на статоре двигателя I напряжение увеличивается до требуемой для обеспечения момента двигателя величины.

Таким образом, введение в частотно-регулируемый электропривод элемент НЕ и введение в состав нелинейного блока, реализующего зависимость амплитуды напряжения от частоты, узла ограничения и управляемого ключа обеспечивает автоматическое ограничение задания напряжения в функции логического сигнала управления реверсивным вьшрямителем, благодаря чему в сравнении с известным реше0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нием повышается момент асинхронного двигателя до требуемой величины на высоких частотах.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронньй двигатель, подключенный к выходам автономного инвертора напряжения, реверсивный выпрямитель, подключенньй вькодом через датчик тока и LC-фильтр к вхо- ; ду автономного инвертора .напряжения, систему управления автономным инвертором напряжения и систему управления реверсивным выпрямителем, выполненную с блоком фазового управления, ключом управления группой вентилей Вперед, ключом управления группой вентилей Назад и переключателем групп вентилей.с двумя входами и двумя выходами, блок задания, подключенный выходом к входу системы управления автономным инвертором напряжения и к входу нелинейного блока, реализующего зависимость амплитуды напряжения статора от частоты и выполненного с операционным усилителем, регулятор напряжения, первый вход которого подключен к выходу названного нелинейного блока, а второй вход через датчик напряжения подключен к входу автономного инвертора напряжения, и регулятор тока, первый вход которого подключен к выходу регулятора напряжения, а второй вход - к выходу датчика тока, при этом входы переключателя групп вентилей подключены соответственно к выходам датчика тока и регулятора напряжения, выход регулятора тока подключен к входу блока фазового управления, соединенного выходом с входами ключей управления группами вентилей Вперед и Назад, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам переключателя групп, вентилей, а выходы - к соответствующим управляющем входам реверсивного выпрямителя, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьше- ния нагрузочной способности за счет расширения диапазона регулирования по напряжению, введен элемент НЕ, а нелинейный блок, реализующий зависимость -амплитуды напряжения от частоты, снабжен цепью из последовательно соединенных узла ограничителя и управляемого ключа, подключенной

/3

fc

Фие.2

Z1

гд

Фиг.З