Устройство для управления электроприводом переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H02P7/42 

Фиг

;1143

: Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам автоматического управления частотно-регулируемыми электроприводами, вьшол- ненными на основе группы асинхронных короткозамкнутых двигателей и тирис - торного преобразователя частоты с ав- тояомиым инвертором тока, и может I быть использовано в механизмах, тре- I бующих обеспечения эффективного реверса направления вращения.

Цель изобретения - повышение быстродействия при реверсировании направления вращения и повышение надежное- ти электропривода за счет исключения бросков тока,

На фиг,1 представлена структурная I схема устройства для управления элект 1 роприводом переменного тока; на фиг. 2I схема блока определения минимальной I частоты рабочего диапазона регулиро- : вания и блока определения минимальной : частоты рабочего диапазона на выходе

задатчика интенсивности; на фиг.З - : схема блока определения низкой частоты на выходе задатчика интенснвности; ; на фиг.4 - структурная- схема блока ; формирования длительности протекания ; тока динамического торможения и блока ; задержки снятия сеточной защиты при : пуске.

I Устройство для управления электро- ; приводом переменного тока содержит I (фиг.1) преобразователь 3 частоты, co ставленный из последовательно соеди- I ненных управляемого выпрямителя 2, : дросселя 3 и автономного инвертора 4 тока, причем выходы преобразователя J частоты предназначены для подключения к группе асинхронных короткозамкнутых двигателей 5, блок 6 задания частоты, заДатчик 7 интенсивности, выход которого подключен к первому входу первого блока 8 суммирова(ия, блок 9 деления, вход для делимого которого подключен к выходу первого блока 8 суммирования, а вход для делителя - к первому входу последнего, регулятор 10 ЭДС, второй блок 1 суммирования, второй вход которого Соединен с выходом датчика 12 тока преобразователя, а в|дход - с входом регулятора 13 тока, при этом выход последнего подключен к первому входу системы J4 управлвния выпрямителя, выходы которой соединены с управляющими входами выпрямителя 2, систему 15 управления инвертором, первый вход которой сое22

динен с выходом задатчика 7 интенсивности, а выходы - с управляющими входами автономного инвертора 4 тока, командоаппарат 16 включения привода, датчик 17 ЭДС, входы которого соединены с выходами датчика 18 и 19 соответственно тока и напряжения двигателя, а выход - с вторым входом первого блока 8 суммирования, блок 20 определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования, вход которого подключен к выходу блока 6 задания частоты, первый логический элемент И-НЕ 2, первый вход которого подключен к выходу командоаппарата 16 включения привода, а второй вход - к выходу блока 20 определения номинальной частоты рабочего диапазона регулирования, блок 22 определения низкой частоты.на выходе задатчика интенсивности, вход которого подключен к выходу задатчика 7 интенсивности, второй логический элемент И-TjE 23, первый вход которого подключен к выходу блока 22 определения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности, а второй вход - к выходу первого логического элемента И-НЕ 21, блок 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения, к входу которого через логический элемент НЕ 25 подключен выход второго логического элемента И-НЕ 23, блок 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске, триггер 27 сигнала Пуск, третий 28, четвертый 29 и пятый 30 логические элементы И-НЕ, причем первый вход третьего логического элемента И-НЕ 28 соединен с вторым выходам триггера 27 сигнала Пуск, второй вход - с вьжодом первого логического элемента И-НЕ 21, а выход - с вторым входом четвертого логического элемента И-НЕ 29 и с входом блока 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске, выход которого соединен с первым входом четвертого логического элемента И-НЕ 29 и с первым входом триггера 27 сигнала Пуск, второй вход последнего соединен с выходом второго логического элемента И-НЕ 23, а выход четвертого логического элемента И-НЕ 29 соеинен с первым входом пятого логического элемента И-НЕ 30, второй вход которого соединен с выходом блока 24 ормирования длительности протекания тока динамического торможения, а выход - с вторым входом системы 14 управления выпря1у ителем, блок 31 задания тока динамического торможения, первый 32, второй 33, третий ЗА и четвертый 35 ключевые элементы и блок 36 определения минимальной частоты рабочего диапазона на вькоде задатчика интенсивности, подключенной входом к выходу эадатчика 7 интенсивности, при-Командоаппарат 25 включения привода представляет собой, например.

чем первый ключевой элемент 32 подклю-ю переключатель, подсоединенный через

чен входом к выходу блока 6 задания частоты, выходом - к входу зада тчика 7 интенсивности,а управляющим входом - к выходу первого логического элемента И-НЕ 21, второй ключевой элемент 33 is подключен входом к выходу блока 9 деления, выходом - к входу регулятора 10 ЭДС, а управляющим входом - к выходу . блока 36 определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе за- 20 датчика интенсивности, третий ключевой элемент 34 подключен входом к входу регулятора 10 ЭДС, выходом - к выходу регулятора 10 ЭДС, а управляющим входом - к выходу второго логического 25 элемента И-НЕ 23, четвертый ключевой элемент 35 подключен входом к выходу блока 3J задания тока динамического торможения, выходом - к первому входу второго блока 1J суммирования, а управляющим входом - к первому выходу триггера 27 сигнала Пуск, к которому также подключен второй вход системы 15 управления инвертором.

Блок 6 задания частоты и блок 31 задания тока динамического торможения могут быть выполнены, например, в виде потенциометров, подключенных к источнику постоянного напряжения.

Регулятор 10 ЭДС и регулятор 13 тока представляют собой пропорционально-интегральные регуляторы, выполненные на операционных усилителях,

Задатчик 7 интенсивности представ30

35

40

резистор к источнику напряжения.

Триггер 27 сигнала пуска собран из двух логических элементов И-НЕ,

Блок 20 определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования и блок 36 определения минималь ной частоты рабочего диапазона на вы ходе задатчика интенсивности содержит (фиг,2) последовательно соединенные устройство 37 вьтрямпения, выполненное на операционном усилител и диодах, и нуль-индикатор 38 на опе рационном усилителе, уставка срабаты вания которого соответствует минимальной частоте рабочего диапазона регулирования f (2-3) Гц,

Блок 22 опБеделения низкой частот на выходе задатчика интенсивности со держит (фиг.З) нуль-индикаторы 39 и 40, выполненные на операционных ус лителях и переключающиеся при достижении уровня , : (0,4-0,5) Гц соот ветственно в отрицательном и положительном диапазоне частот, логический элемент И-НЕ 41 и логический элемент НЕ 42, причем вход блока 22 соединен с неинвертирующим входом нуль-индика тора 39 и инвертирующим входом нуль- индикатора 40, выходы которых через резисторы подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И-НЕ 41, выход которог через логический элемент НЕ 42 подключен к- выходу блока 22,

ляет собой интегратор, охваченный отрицательной обратной связью, выполненный на операционном усилителе.

Датчик 12 тока преобразователя представляет собой шунт постоянного тока. Датчики 8 тока и 19 напряжения .двигателя представляют собой соответственно трансформаторы тока и трехфазный трансформатор напряжения.

Датчик 17 ЭДС содержит три фазных суммирующих усилителя, выходы которых подключены к блоку выпрямпения, выход которого является выходом датчика ЭДС. При этом на вход каждого фазного суммирующего усилителя поступают сигналы фазного напряжения с датчика напряжения двигателя, фазного тока с датчика тока двигателя и производной фазного тока, а на выходе усилнтеля формируется сигнал фазовой ЭДС.

Командоаппарат 25 включения привода представляет собой, например.

переключатель, подсоединенный через

резистор к источнику напряжения.

Триггер 27 сигнала пуска собран из двух логических элементов И-НЕ,

Блок 20 определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования и блок 36 определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика интенсивности содержит (фиг,2) последовательно соединенные устройство 37 вьтрямпения, выполненное на операционном усилителе и диодах, и нуль-индикатор 38 на операционном усилителе, уставка срабатывания которого соответствует минимальной частоте рабочего диапазона регулирования f (2-3) Гц,

Блок 22 опБеделения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности содержит (фиг.З) нуль-индикаторы 39 и 40, выполненные на операционных усилителях и переключающиеся при достижении уровня , : (0,4-0,5) Гц соответственно в отрицательном и положительном диапазоне частот, логический элемент И-НЕ 41 и логический элемент НЕ 42, причем вход блока 22 соединен с неинвертирующим входом нуль-индикатора 39 и инвертирующим входом нуль- индикатора 40, выходы которых через резисторы подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И-НЕ 41, выход которого через логический элемент НЕ 42 подключен к- выходу блока 22,

Блок. 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения и блок 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске содержат (фи.4) последовательно соединенные схему 43 задержки, выполненную на полевых ключах и КС-цепях, и логический элемент НЕ 44,

Устройство для управления электроприводом переменного тока работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства при реверсе. Если частота на выхода эадатчика интенсивности становится мень514

ше f,j, (2-3) Гц, размыкается второй ключевой элемент 33 на входе :регулятора 10 ЭДС и сигнал на его выходе, поступающий на вход регулятора 13 тока, фиксируется на время про- холдаения зоны реверса от 2-3 до (-2)- i(-3) Гц, Пойле того, как частота на Iвыходе задатчика интенсивности стано- вится больше (2-3) Гц, в отрицатель- jHOM диапазоне частот схема возвращается в исходное состояние, существовавшее до реверса.

Рассмотрим работу устройства при останове. При размыкании ключа коман- доаппарата 16 на выходе логического элемента И-НЕ 21 появляется сигнал логической единицы и размыкается первый ключевой элемент 32, После спадания частоты на выходе задатчика 7 интен - сивности до уровня (2-3) Гц размыкается второй ключевой элемент 33, Через некоторое время частота на выходе задатчика 7 интенсивности спадает до уровня низкой частоты (0,4-0,5) Гц и на первом входе второго логического элемента И-НЕ 23 появляется сигнал логической единицы, а так как логичес- 1кая единица продолжает оставаться и |на втором входе, то на его выходе по |является сигнал логического нуля, Пе- ребрасьшается триггер 27 сигнала Пуск и на его выходе появляется сиг |нал . При этом на вход регулято- |ра 13 тока с выхода блока 31 поступа- |ет сигнал динамического торможения, |а в системе 15 управления инвертором блокируется задающий генератор и залипает в произвольном состоянии пересчетное кольцо, обеспечивая постоян- ное протекание тока динамического торможения через две фазы инвертора и двигателя.

Одновременно в блоке 24 начинается отсчет времени динамического тор- можения, по окончаний которого на втором входе пятого логического элемента И-НЕ 30 появляется сигнал логического нуля, а на выходе - сигнал логической единицы, поступающий на второй вход системы 14 управления выпрямителем и накладывающий сеточную защиту (гашение тока). Кроме того, сразу после появления логического нуля на выходе второго логического эле- мента И-НЕ 23 замыкается третий ключевой элемент 34 и обнуляется выход регулятора 10 ЭДС, что при новом пуске и подключении последнего к регулято

5 0 5 о 0

g

5

126

ру 13 тока позволит избежать бросков тока. Если для динамичного привода необходимо обеспечить пуск сразу после останова (т,е, когда интегрирующий конденсатор ПИ-регулятор 13 тока не успел разрядиться после наложения сеточной защиты), должна быть обеспечена задержка снятия сигнала сеточной защиты при пуске, что осуществляется в блоке 26. При замыкании ключа командоаппарата 16 и наличия частоты на выходе блока 6 задания частоты f (2-3) Гц на втором входе пятого логического элемента И-НЕ 30 сигнал логической единицы появляется сразу, а на первом входе - через некоторое время, определяемое блоком 26 задержки, В результате сеточная защита с выпрямителя снимается с неко- торой задержкой, в течение которой регулятор 13 тока неинтегрирует на выходе сигна Л, соответствующий полностью открытому выпрямителю 2, что необходимо для обеспечения начального заряда коммутирующих конденсаторов автономного инвертора 4 тока.

Таким образом, введение в устройство для управления электроприводом переменного тока блоков, реализующих эффективный реверс направления вращения ,, повышает быстродействие и на этой основе позволяет повысить производительность механизма, а введение ключевого элемента, шунтирующего регулятор ЭДС и обнуляющего сигнал на его выходе при останове привода, позволяет исключить броски тока и повысить надежность системы.

Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом переменного тока, содержащее преобразователь частоты, составленный из последовательно соединенных управляемого выпрямителя, дросселя и автономного инвертора тока с дом для подключения к группе асинхрон- НЬ1Х короткозамкнутых двигателей, блок задания частоты, задатчик интенсивности, выход которого подключен к первому входу первого блока суммирования, блок деления, вход делимого которого подключен к выходу блока суммирования, а вход делителя - к первому вХо- ду первого блока суммирования, регулятор ЭДС, выход которого подключен к

первому входу второго блока суммирования, вторсй вход которого соединен с выходом датчика тока преобразователя, а выход - с входом регулятора тока, выходом подключенного к первому входу первой системы управления, выходы которой соединены с управляюпщми входами выпрямителя, вторую систему управ-, ления, первый вход которой соединен с выходом задатчика интенсивности, а выходы - с управляющими входами автономного инвертора тока, командоаппа- р.ат включения привода, датчик ЭДС, входы которого соединены с выходами датчиков тока и напряжения двигателя, а выход - с- вторым входом первого блока суммирования, отличающе- е с я . тем, что, с целью повышения быстродействия при реверсировании на- правления вращения и повышения надежности за счет исключения бросков тока, введены блок определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования, первый, второй, третий, чет- вертый и пятый логические элементы И-НЕ, логический элемент НЕ, блок определения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности, блок формирования длительности протекания тока динамического торможения, блок задержки снятия сеточной защиты при пуске,триггер сигнала Пуск, задатчик тока динамического торможения, первый, второй, третий, четвертый ключевые эле- менты и блок определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика интенсивности, а системы управления выпрямителем и инвертором снабжены вторыми входами, при этом вход блока определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования подключен к выходу блока задания частоты, а выход - к второму входу первого логического элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу командоаппарата включения привода, а выход - к управляющему входу первого ключевого элемента, включенного между выходом блока задания частоты и входом задатчика интенсивности, и к

торым входам второго и-третьего ло- г ических элементов И-НЕ, вход блока пределения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности подключен к ыходу задатчнка интенсивности и к ходу блока определения минимальной астоты рабочего диапазона на выходе задатчика интенсивности, а выход указанного блока подключен к управляющему входу второго ключевого элемента, ключенного между выходом блока деения и входом регулятора ЭДС, вход блока формирования динамического торожения через логический элемент НЕ подключен к выходу второго логического элемента И-НЕ, а выход - к второму входу пятого логического элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом четвертого логического элемента И-НЕ, а выход - с вторым входом системы управления выпрямителем, вход блока задержки снятия сеточной защиты при пуске соединен с выходом третьего логического элемента И-НЕ и с вторым входом четвертого логического элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом блока задержки снятия сеточной защиты при пуске и с первым входом триггера сигнала Пуск, второй вход которого соединен с выходом второго логического элемента И-НЕ, первый выход триггера сигнала Пуск подключен к управляющему входу четвертого ключевого элемента, включенного между выходом блока задания тока динамического торможения и первым входом второго блока суммирования, и к второму входу системы управления инвертором, а второй выход триггера сигнала Пуск соединен с первым входом третьего логического элемента И-НЕ, выход блока определения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности подключен к первому входу второго логического эле мента И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключевого элемента, подключенного входом к входу регулятора ЭДС, выходом - к выходу регулятора ЭДС.

Й/г.2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах, требующих обеспечения эффективного реверса направления вращения. Целью изобретения является повышение быстродействия при реверсиро-. вании направления вращения и повьшение надежности за счет исключения бросков тока. В устройство для управления электроприводом переменного тока введены блок 20 определения ми нимальной частоты рабочего диапазона регулирования, логические элементы И-НЕ 21,23, 28, 29, 30, логический элемент НЕ 25, блок 22 определения низкой частоты на выходе задатчика 7 интенсивности, блок 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения, блок 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске,триггер 27 сигнала Пуск, задатчик 31 тока динамического торможения, ключевые элементы 32-35 и блок 36 определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика 7, Вход блока 20 соединен с выходом блока 6 задания частоты, а входы блоков 36 и 32 - с выходом задатчика 7, соединенный с одним входом системы J5 г- управления инвертором 4 преобразовав теля частоты 1 асинхронного двигателя 5. 4 ил. СЛ

г.Ц