Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем (его варианты) Советский патент 1989 года по МПК H02P7/42 

1495969

пропорционального регулятора, раз- замыкающий контакт второго управляемыкающий контакт второго управляемо- .го ключевого элемента подключен к второму входу второго сумматора, а

мого ключевого элемента подключен к второму входу второго интегрального регулятора.

мого ключевого элемента подключен к второму входу второго интегрального регулятора.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при колебаниях нагрузки на валу. Сущность: в устройство введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим контактом, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом. Согласно другого варианта в него введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим и замыкающим переключающими контактами, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом, второй интегральный регулятор снабжен вторым входом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к частотно регулируемым электроприводам на базе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей, питаемых от тиристор- ных преобразователей частоты с не- посредственной связью.

По основному авт.св. № 928587 известно устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, содержащее тиристорный преобразователь, силовой вход которого снабжен выводами для подключения к сети, а выход через датчики фазных токов соединен с обмоткой статора, датчик частоты вращения электродвигателя, три элемента сравнения, блок задания частоты вращения,. выход которого соединен с одним из входов первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом да тчика частоты вращения электродвигателя, преобразователь трехфазного напряжения в двухфазное, вход которого соединен с датчиками фазных токов, а выход - с входом преобразова- теля напряжения из неподвижной во вра1цающуюся систему координат, выход которого соединен с входом фазорегулятору, выходы которого соединены с входами второго и третьего элементов сравнения, блок задания магнитного потока, выход которого соединен с вторым входом второго элемента сравнения, два прйпорциональ- но-интегральных регулятора, входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов, сравнения, а выходы - с входом преобразователя напряжения из вращающейся в неподвижную систему коорди- нат, выход которого через преобразо- V ватель двухфазного напряжения в трехфазное соединен с управляющим, входом тиристорного преобразователя, опорны входы преобразователей напряжения из неподвижной во вращающуюся систему координат и наоборот соединены с выходом генератора опорных синусоидальных колебаний, два сумматора, два

5

5 0 5 Q 5

пропорциональных и интегральный регуляторы, входы которых объединены и соединены с выходом первого элемента сравнения, выходы пропорциональных регуляторов соединены соответственно с одними из входов сумматоров, другие входы которых соединены с выходом интегрального регулятора, выход второго сумматора соединен с входом генератора опорных синусоидальных колебаний, а выход первого сумматора соединен с вторым входом третьего элемента сравнения.

По основному авт.св. № 928587; известно также устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, содержащее тиристорный преобразователь, силовой вход которого снабжен выводами для подключения к сети, а выход через датчи-- ки фазных токов соединен с обмоткой статора, датчик частоты вращения электродвигателя, три элемента сравнения, блок задания частоты вращения, выход которого соединен с одним из входов первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения электродвигателя, преобразователь трехфаз-- ного напряжения в двухфазное, вход которого соединен с датчиками фазных токов, а выход - с входами преобра-. зователя напряжения из неподвижной во вращающуюся систему координат, выход которого соединен с входом фазорегулятора, выходы которого соединены с одними из входов второго и третьего элементов сравнения, блок задания магнитного потока, выход которого соединен с другим входом второго элемента сравнения, два пропорционально-интегральных регулятора, входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов сравнения, а выходы - с входом преобразователя напряжения из вращающейся в неподвижную систему координат, выход которого через преобразователь двухфазного напряжения в трехфазное соединен с управляющим

входом тиристорного преобразователя, опорные входы преобразователей напряжения из неподвижной во вращющуюся систему координат и наоборот соединены с выходом.генератора опорных синусоидальных колебаний, два сумматора, два пропорциональных и интегральный регуляторы, входы- которых объединены и соединены с выходом первого элемен та сравнения, выходы пропорциональных регуляторов соединены соответственно с одним из входов сумматоров, другие входы которых соединены с выходом интегрального регулятора:, выход одного из сумматоров,соединен с входом генератора опорных синусоидальных колебаний, а выход другого сумматора - с другим входом третьего элемента сравнения.

Недостатком известных устройств для управления асинхронным коротко- замкнутым электродвигателем является невысокая надежность работы, определяемая отсутств1 ем коррекции по частоте статора при резком возрастании нагрузки на валу, что приводит к нежелательным динамическим возмущениям на механические части.

Цель изобретения - повышение надежности работы при колебаниях нагрузки на валу за счет коррекции скорости вращения (частоты токов статора) .

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство (по первому варианту) введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкакицим контак

том, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом, вход первого регулируемого порогового элемента соединен с выходом первого элемента сравнения, вход второг регулируемого порогового элемента соединен с первым входом третьего элемента сравнения и через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента подключен к третьему входу второго сумматора, второй вход которого через размыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента соединен с выходом второго пропорционального регулятора, управляющие входы обоих управляемых ключевых элементов соединены с выходом логического элемента И, входы кото5

0

5

0

5

0

5

0

5

рого соединены соответственно с выхо- дш Ш первого и второго регулируемых пороговых элементов

Указанная цель достигается также тем, что в известное устройство (по второму варианту) введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим и замыкающим переключающими контактами, логический элемент И и два регулируемых пороговых, элемента, второй сумматор снабжен третьим входом,второй интегральный регулятор снабжен вторым входом, вход первого регулируемого порогового элемента соединен с выходом первого элемента сравнения, вход второго регулируемого цорогово- го элемента соединен с первым входом третьего элемента сравнения и через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента подключен к третьему входу второго сумматора, выходы обоих регулируемых пороговых элементов соединены соответственно с входами логического элемента И, выход которого соединен с управляю- входами первого и второго управляемых ключевых элементов, переключающий контакт второго управляемого ключевого элемента соединен с выходом пропорционального регулятора, размыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента подключен к второму входу второго сумматора, а замыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента подключен к второму входу второго интегрального регулятора.

На фиг.1 и 2 представлены блок- схемы устройства для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, варианты.

Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем (фиг.1 и 2) содержит асинхронный короткозамкнутый электродвигатель 1, тиристорный преобразова- тель 2 частоты, силовой вход которого снабжен выводами для подключения к сети, а выход через датчики 3 фазных токов соединен с обмоткой статора, датчик 4 частоты вращения электродвигателя, три элемента 5-7 сравнения, блок 8 задания частоты вращения, выход которого соединен с одним из входов первого элемента 5 сравнения, второй вход которого соединен

с выходом датчика 4 частоты вращения, преобразователь 9 трехфазного напряжения в двухфазное, вход которого соединен с датчиками 3 фазных токов, а выход - с входом преобразователя 10 напряжения из неподвижной во вращую- щуюся систему координат, выход которого соединенс входом фазорегулятора 11, выходы последнего соединены с первыми входами второго 6 и третьего 7 элементов сравнения, блок 12 задания магнитного потока, выход которого соединен с вторым входом второго элемента 6 сравнения, два пропорционально-интегральных регулятора 13 и 14, входы которых соединены соответственно с выходами второго 6 и третьего 7 элементов сравнения, а выходы - с входом преобразователя 15 напряжения из вращающейся в неподвижную систему координат, выход которого через преобразователь 16 двухфазного напряжения в трехфазное соединен с управляющим входом тиристор- ного преобразователя 2, опорные входы преобразователей 15 и 10 из неподвижной во вращающуюся систему координат и наоборот соединены с выходом

генератора 17 опорных синусоидальных 30 третьим входом, второй интегральный

колебаний, два сумматора 18 и 19, два пропорциональных 20 и 21 и интегральный 22 регуляторы, входы которых объединены и соединены с выходом первого элемента 5 сравнения, выходы пропорциональных регуляторов 20 и 21 соединены соответственно с одним из входов сумматоров 18 и 19, другие входы которых соединены с выходом интегрального регулятора 22, выход второго сумматора 19 соединен с входом генератора 17 опорных синусоидальных сигналов, а выход первого сумматора 18 - с вторым входом третьего элемента 7 сравнения.

Согласно первому варианту (фиг.1) в устройство для управления асинхронным .короткозамкнутым электродвигателем введены два управляемых ключевых . элемента 23 и 24, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим контактом, логический элемент И 25 и два регулируемых пороговых элемента 26 и 27, второй сумматор 19 снабжен третьим входом, вход первого регулируемого порогового элемента 26 соединен с выходом первого элемента 5 сравнения, вход второго регулируемого порогово35

40

45

50

55

регулятор 29 снабжен вторым входом, вход первого регулируемого порогового элемента 26 соединен с выходом первого элемента 5 сравнения, вход второго регулируемого порогового элемента 27 соединен с первым входом третьего элемента 7 сравнения и через замыкающий контакт первого управ ляемого ключевог О элемента 31 подключен к третьему входу второго сумматора 19, выходы обоих регулируе- мых пороговых элементов 26 и 27 соединены соответственно с входами ло- гич еского элемента И 25, выход кото- poi o соединен с управляющими входами первого 31 и второго 32 управляемых ключевых элементов, переключакидий контакт второго управляемого ключевого элемента 32 соединен с выходом пропорционального регулятора 30, раз мьжающий контакт второго управляемого ключевого элемента подключен к второму входу второго сумматора 19, а замыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента 32 - к второму входу второго интегрального регулятора 29.

Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродви5

5

0

го элемента 27 соединен с первым входом третьего элемента 7 сравнения, а через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента 23 подключен к третьему входу второго сумматора 19, второй вход которого через размыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента 24 соединен с выходом второго пропорционального регулятора 21, управляющие входы обоих удравляемых ключевых элементов 23 и 24 соединены с выходом логического элемента И 25, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго регулируемых пороговых элементов 26 и 27.

Согласно второму варианту (фиг.2) в устройство, содержащее, кроме того, два интегральных регулятора 28 и 29, пропорциональный регулятор 30, введены два управляемых ключевых элемента 31 и 32, один из которых (элемент 31) снабжен замыкающим контактом, а другой (элемент 32) снабжен размыкающим и замыкающим переключающими контактами, логический элемент И 25 и два регулируемых пороговых элемента 26 и-27, второй сумматор 19 снабжен

5

0

5

0

5

регулятор 29 снабжен вторым входом, вход первого регулируемого порогового элемента 26 соединен с выходом первого элемента 5 сравнения, вход второго регулируемого порогового элемента 27 соединен с первым входом третьего элемента 7 сравнения и через замыкающий контакт первого управляемого ключевог О элемента 31 подключен к третьему входу второго сумматора 19, выходы обоих регулируе- мых пороговых элементов 26 и 27 соединены соответственно с входами ло- гич еского элемента И 25, выход кото- poi o соединен с управляющими входами первого 31 и второго 32 управляемых ключевых элементов, переключакидий контакт второго управляемого ключевого элемента 32 соединен с выходом пропорционального регулятора 30, раз- мьжающий контакт второго управляемого ключевого элемента подключен к второму входу второго сумматора 19, а замыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента 32 - к второму входу второго интегрального регулятора 29.

Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем по первому варианту (фиг.1) работает следующим образом.

В установившемся режиме холостого хода при любой скорости вращения,в том числе нулевой, фазорегулятором 11 активная составляющая тока статора сводится практически к нулю, при этом корректируется намагничивающая составляющая тока статора блоком 12 задания магнитного потока до необходимой величины, например, номинальной. Уточняются путем подстройки коэффициенты передачи в регуляторах 13, 14, 20, 21 и 22, необходимые для получения автономности каналов управления активным и намагничивающим токами статора. Качество процессов . проверяют по реакции системы на возмущение со стороны вала и сети. Информационные напряжения с датчиков 3 фазных токов и датчика 4 частоты вращения электродвигателя после со- iответствующих преобразований посту- i пают на информационные входы соответствующих элементов 5-7 сравнения, где сравниваются с выходными сигналами соответственно блока 8 задания частоты вращения, блока 12 задания магнитного потока и сумматора 18. Рассогласования с выходов, элементов 6 и 7, преобразованные в пропорционально-интегральных регуляторах 13 и 14, подаются на вход блока 15 преобразования этих сигналов задания на ток статора, преобразуемые блоком 16 к числу фаз, соответствующему фазности преобразователя 2 частоты. Опорные синусоидальные напряжения с выхода генератора 17 задают частоту тока в статоре, а ее задание поступает с выхода сумматора 19, которое формируется в зависимости от характера нагрузки на валу следующим образом.

При спокойной нагрузке, когда отсутствуют просадки скорости ротора, задание частоты формируется в виде суммы пропорционального воздействия в блоке 21 и интегрального в блоке 22, являющегося общим для канала формирования активной (момен- тообразующей) составляющей тока статора регуляторами 20 и 22, получаемо го с выхода сумматора 18. При этом пропорциональные регуляторы 20 и 21 могут иметь как одинаковую, так и разную настройку. При колебательном характере нагрузки возникают значиO

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тельные просадки скорости, подаваемое на вход регулируемого порогового элемента 26, при которых нельзя питать статор током с частотой, которая была до просадки скорости, так как это может привести к аварийному отказу трансмиссии, для предотвращения которого надо снизить частоту питания.

В этом случае возникают также значительные всплески активной составляющей тока cTaTcipa, подаваемые на вход регулируемого порогового элемента 27. Пороги срабатьшания элементов 26 и 27 отрегулированы, исходя из условий работы и возможностей механизма, В случае одновременного превьшения настройки напряжений, пропорциональных просадке скорости и всплеску активного тока, срабатывает логический элемент И 25, что приводит к замыканию контакта в управляемом клю- ,чевом элементе 23 и размыканию кон- I такта в управляемом ключевом элементе 24. Это означает, что из задания частоты тока статора исключается полностью пропорциональная составляющая, а интегральная составляющая компенсируется с интенсивностью роста активной составляющей тока статора, максимальное значение которой согласовано с заданием частоты путем выбора соответствующих коэффициентов передачи в сумматоре 19. После исчезновения возмущения на валу спадает активный ток статора на входе регулируемого порогового элемента 27 до допустимой величины (ниже порога настройки), что приводит к исчезновению напряжения на выходе логического элемента И 25 и возвращению ключей 23 и 24 к нормальному (первоначальному) положению. Скорость вращения ротора восстанавливается до величины, определяемой уставкой задания на выходе блока 8 задания частоты вращения. Таким образом может быть обеспечена заданная мягкость механической характеристики в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Устройство для управления Асинхронным короткозамкнутым электродвигателем по второму варианту (фиг.2) работает аналогично описанному при спокойной нагрузке в пределах ниже уровней настройки регулируемых пороговых элементов 26 и 27. Отличие

1Гт НШг

Редактор М.Бланар

Составитель А.Жилин

Техред М.Ходанич Корректор Н.Гунько

Фш.Г