Электропривод переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H02P5/40 

I-

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных электроприводах с тирис- торными регуляторами напряжения для механизмов, работающих в пов торно- кратковременных режимах с регулированием частоты вращения. Целью изобретения является повьшение надежности. Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, реверсивный тиристорный регулятор 2 напряжения, систему импульсно-фазового управления 3, состоящую из фильтра 4, фазо- сдвигающего блока 5 и распределителя 6 импульсов, датчик 7, задатчик 8 и регулятор 9 частоты вращения, блок 10 линеаризации, логический переключающий блок 11, функциональный преобразователь 12 и суммирующий усилитель 13. Введение в канал управления частотой вращения электродвигателя 1 функционального преобразователя 12 и суммирующего усилителя 13с напряжением смещения на втором входе позволяет стабилизировать коэффициент передачи тиристорного регулятора 2 на максимальном уровне, что приводит к улучщению качества регулирования и, как следствие, к повышению надежности работы электропривода. 1 ил. i (Л

врГш

««

Mibi

/

««г

.X

X

7 /

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных электропривода:х с тирис- торными регуляторами напряжения для механизмов, работающих в повторно- кратковременных режимах с рёгутрова нием частоты вращения.

Цель изобретения - повышение надежности.

На чертеже приведена структурная схема электропривода.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигател 1, реверсивный тиристорный регулятор 2 напряжения, выполненный на пяти парах встречно-параллельно соединенных тиристоров, систему 3 импульсно-фа- зового управления, состоящую иэ последовательно соединенных фильтра 4, фазосмещакщего блока 5, распредели- теля 6 импульсов, датчик 7, задатчик 8 и регулятор 9 частоты вращения, блок 0 линеаризации, логический переключакщий блок 11, функциональны преобразователь Т2 и суммирующий усилитель 13.

Электродвигатель 1 через реверсивный тиристорный регулятор 2 напряже- НИН Соединен с эажимами для подключения питающей сети, с которыми соединен также и вход фильтра А. Датчик 7 частоты вращения соединен с первым входом регулятора 9 частоты вращения выход которого соединен с одним входом логического переключающего блока 11 и одним информационным входом блока 10 линеаризации,, другой информационный вход которого соединен с выходом датчика 7 частоты вращения. Выход задатчика 8 частоты вращения соединен с вторым входом регулятора 9 частоты вращения и с другим входом логического переключающего блока 11, выходы которого соединены с управляющими входами распределителя 6 импульсов. Управляющий вход блока 10 линеаризации соединен с одним из выходов логического переключающего блока 11,, а выход блока 10 линеаризации через функциональный преобразователь 12 соединен с первым входом суммирукицего усилителя 13, выход которого подключен к управляющему входу фазосдвиганяцего блока 5. Второй вход суммирующего усилителя 13 предназначен для подачи сигнала смещения .:

-

O

5 0 5

Q Q с

5

Введение в электропривод функционального преобразователя 12 с суммирующим усилителем 13 позволяет осуществить техническую линеаризацию регулировочной характеристики тирис- торного регулятора 2 и таким образом стабили.зировать значение его коэффициента передачи. Считая, что угол открытия тиристоров е( связан с напряжением управления Uy на входе системы 3 импульсно-фазового управления (СИФУ) линейной зависимостью: al

КСЯФУ Д сиФ-i коэффициент передачи СИФУ; и полагая, что в предлагаемом устройстве Uy UCM - - ,, где , - напряжение смещения характеристики СИФУ; ифг, - напряжение на выходе функционального преобразователя 12, можно записать: V ., tu) . В случае, поставив условие л К , характеристику функционального преобразователя 12 находим из решения уравнения i;a(Uv, W), где иед - напряжение на выходе блока 10 линеаризации, являкщееся входным для функционального преобразователя 12; коэффициент передачи линеаризованного тиристорного регулятора 2 по отношению к напряжению на входе функционального преобразойател 12,

При определенном завышении мощности двигателя, обусловленном особенностями энергетики рассматриваемого способа регулирования скорости, а также в связи с наличием зоны нечувствительности регулировочной характеристике тиристорного регулятора 2 при его работе в режиме регулирования переменного нгшряжения с углом о( М , где (f- фазовый угол нагрузки, целесообразно ограничить минимальное значение угла открытия тиристоров оС, обеспечиваемого от момента .перехода через нуль фазного напряжения сети, значением d

мин

60 эл.град.

Такое органичение угла практически не препятствует работе асинхронного двигателя в пределах естественной характеристики в двигательном режиме И предохраняет его обмотки от чрезмерных токов в реасиме динамического торможения. Рассматривая при этом реальный диапазон изменения скорости двигателя от нуля до номинальной, можно с допустимой для практической реализации точностью считать, что

регулировочные характеристики симметричного тиристорного регулятору в режиме регулирования переменного напряжения и в режиме регулирования постоянного напряжения по схеме однофазного полууправляемого мостового вьтрямителя подобны и отличаются только масштабом по выходному напряжению.

Учитывая, что в общем случае регулировочная характеристика полууправляемого мостового выпрямителя, включенного на линейное напряжение

сети, V3

имеет следующий вид Уп

Cl + cos с/), где угол / должен отсчитываться от момента перехода через нуль напряжения питания моста, можем найти зависимость выходного напряжения тиристорного регулятора в выпрямительном режиме от напряжения управления при введении дополнительного фазового сдвига синхронизирующего напряжения относительно фазного напряжения сети на предлагаемые 60 эл. град. , вносимых, например, фильтром А на входе синхронизации СИФУ 3. Принимая во внимание, что фазное напряжение в свою очередь сдвинуто относительно линейного на 30 эл.град., получают

V Т - со8(К,„ф,и, Л)

f

. . )

CM4-s CM pn/ 2

Используя указанное ранее условие: Купн Нед, из выражения (1) находим необходимую характеристику функционального преобразователя 12 для вьтрямительного режима тиристорного регулятора 2

Г / тпн ,. X с(гссов( и.-

6л

Вперед - при

|Uj| lUuJel; Назад - при или

36260

которая вполне удовлетворяет и режиму регулирования переменного напряжения. Напряжение смещения Ujj, в (2) вы- бирается из условия равенства нулю напряжения на выходе тиристорного регулятора при U-фп 0. В таком случае при и фп Ucw получают максимальное значение выходного напряжения

10 тиристорного регулятора 2, которое, исходя из ограничения угла ef для режима регулирования переменного напряжения, будет равно л1пн f я для выпрямительного режима

15 V3/ir. Соответственно коэффициен.т передачи линеаризованного таким образом тиристорного регулятора для двигательного режима асинхронной машины будет I -гпмов дина20 мического торможения К тпн.дт 0,55.

Принципиально блок 10 линеаризации состоит из функциональных преобразователей l4-t6, коммутатора 17 аналоговых сигналов и блока 18 перемноже25 ния. Функциональные преобразователи 14 и 15 в общем случае должны реализовать следующие зависимости соответственно в двигательном режиме и в режиме динамического торможения:

А6

(UoJc-UwH.) + (Uu)s-Uu)) 2 2Тии)1-иш)()

(3)

Дт

. U.l.

(4)

40

45

где Uo) напряжение датчика скорости; ., UcUj - напряжения, соответствую 1аие синхронной и критической скорос тям двигателя в режиме динамического торможения. Функциональный преобразователь 16 реализует функцию извлечения квадратного корня из входного сигнала.

Алгоритм функционирования логического переключающего блока 11,

. определяющий выбор тиристорных групп, имеет следующий вид:

или

|(из1 7 ; ;

- при

1436260 из 0;

где Uj, Upc - напряжения задания

частоты вращения и от регулятора частоты вращения .

Электропривод функционирует следующим образом,

В исходном положении, когда напряжения на выходах задатчика 8 и регулятора 9 частоты вращения равны нулю, двигатель неподвижен и отключен от сети, так как на выходе логического переключающего блока 1t при этом присутствуют сигналы низкого уровня, при которых распределитель 6 импульсов управлянядие сигналы на тиристоры не подает и, следовательно, они находятся в закрытом состоянии. .

При появлении напряжения на выходе задатчика 8 частотывращения или регулятора 9 частоты вращения (при принудительном вращении двигателя) на одном из выходов логического пере- ключающего блока 1t появляется сигнал .высокого уровня, разрешающий генерацию управляющих импульсов для соответствующей группы тиристоров, угол открытия которых будет определяться напряжением управления на входе фазосмещающего блока 5, поступающим от регулятора 9 частоты вращения через блок 10 линеаризации, функциональный преобразователь 12 и суммирующий усилитель 13.

Выбор соответствующего режиму работы двигателя функционального преобразователя 14 или 15 в блоке 10 линеаризации осуществляется с помощью коммутатора 17 по сигналу от логического переключающего блока 11. Функционирование системы автомати- ческого регулирования,, реализующей принцип регулирования по отклонению, обеспечивает при -этом работу двигателя с заданной частотой вращения. Причем присутствие в канале регулирования угла открытия тиристоров функционального преобразователя 12 с суммирующим усилителем 13 придает характеристикам тиристорного регулятора 2 линейный вид, что делает стабильными показатели качества регу

Uj 0;

или

,

S

0

Q

5

Q

5

0

5

0

лирования скорости двигателя в широком диапазоне его координат.

Таким образом, введение в канал управления частотой вращения электродвигателя функционального преобразователя 12 с суммирующим усилителем 13, на второй вход которого подано напряжение смещения, позволяет стабилизировать коэффициент передачи тиристорного регулятора 2, который в нелинеаризованных системах может изменяться в 5-10 раз. Стабилизация этого коэффициента на максимальном З ровне приводит к улучшению качества регулирования скорости (уменьшение статической ошибки и динамического падения скорости, повышение быстродействия) и к повьпнению надежности работы предлагаемого электропривода.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный трехфазный электродвигатель, подключенный через реверсивный тиристорный регулятор напряжения, выполненный на пяти парах встречно-параллельно включенных тиристоров, к зажимам для подключения питающей сети, систему импульсно- фазового управления, состоящую из последовательно соединенных фазосмещающего блока и распределителя импульсов, .выходы которого соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров реверсивного регулятора напряжения,датчик частоты вращения электродвигателя, выходом соединенный с первым входом регулятора частоты вращения, второй вход которого соединен с выходом задатчика частоты вращения, логический переключающий блок, выходы которого соединены соответственно с выходами задатчика и регулятора частоты вращения, а выходы логического переключающего блока соединены с управляющими входами распределителя импульсов, блок линеаризации, информационные входы которого соединены соответственно с выходами датчика и ре714362608

гулятора частоты вращения а управ-ны с зажимами для подключения питаюляющий вход - с одним из выходовщей сети, выход блока линеаризации

логического переключаищего блока,через функциональный преобразователь

отличающийся тем, что, соединен с первым входом суммирующего

с целью повьшения надежности, в негоусилителя, второй вход которого

введены функциональный прер0разова-предназначен для подачи сигнала

тель, суммирующий усилитель, системасмещения, выход суммирующего усилитеимпульснр-фазового управления снабже-ля соединен с управляющим входом фазо-

на фильтром, выходы которого соедине 10смещающего блока системы импульсноны с входами синхронизации фазосмеща-фазового управления, кяцего блока, а входы фильтра соедиие