Устройство для автоматического управления асинхронным двигателем в режиме частотного торможения Советский патент 1990 года по МПК H02P3/22 

сл ел

to

ос

hO

1

Изобретение относится к электротехнике и мЪжет быть использовано в устройствах для автоматического управления электроприводами, в частности электроприводами с асинхронным двигателями и статическими преобразователями частоты с промежуточным звеном постоянного тока в режиме генераторного торможения на реостат.

Цель изобретения - повышение надежности путем исключения перегрева тормозного резистора при длительном превышении напряжением на силовом входе инвертора допустимого значения

На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема устройства для автоматического управления асинхронным двигателем; на фиг, 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу уст ройства.

Устройство содержит .последовательно соединенные регулятор 1 напряжения, сглаживающий фильтр 2 и инвертор 3 напряжения, снабженный зажимами для подключения фазных обмоток статора асинхронного двигателя 4. Параллельно конденсатору сглаживающего фильтра 2 подключены датчик 5 напряжения и последовательно соединенные между собой предохранитель 6, тормозной резистор 7 и прерыватель 8 тока. Первый вход задатчика 9 интенсивности служит для подачи сигнала задания, его выход соединен с управляющим входом регулятора 1 напряжения, первым входом порогового элемента 10 и управляющим входом 11 инвертора 3 напряжения. Выход порогового элемента 10 соединен с вторым входом задатчика 9 интенсивности (управляющим входом) и первым входом логического элемента И 12, выход которого подключен к управляющему входу прерывателя 8 тока. Второй вход логического элемента И 12 подключен к выходу мультивибратора 13 с регулируемой длительностью выходного импульса.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы электропривода выходное напряжение задатчика 9 интенсивности, определяющее амплитуду и частоту выходного напряжения инвертора 3, а следователно, и частоту вращения асинхронного двигателя 4, равно напряжению задани на его первом входе. Двигатель

5

0

0

5

0

5

0

5

работает в двигательном режиме. Напряжение на первом входе порогового элемента 10, равное напряжению задания, превышает напряжение обратной связи на его втором входе. На выходе порогового элемента 10 присутствует логический О, блокирующий прохождение выходных импульсов мультивибратора 13 через логический элемент И J2 на управляющий вход прерывателя 8 тока. Прерыватель находится ,в разомкнутом состоянии, ток через тормозной резистор 7 равен нулю.

При уменьшении напряжения U3aA (момент времени t, , фиг. 2), например, скачкообразно до выходное напряжение задатчика 9 интенсивности начинает линейно уменьшаться. Уменьшение выходного напряжения эадатчика интенсивности сопровождается соответствующим уменьшением амплитуды и частоты выходного напряжения инвертора 3. Ротор же асинхронного двигателя 4 в силу присущего ему момента инерции не может быстро изменить частоту вращения и в промежутке времени t,-t,j продолжает вращаться практически с прежней скоростью, поэтому скольжение двигателя 4 и входной ток инвертора 3 напряжения при уменьшении частоты его выходного напряжения также уменьшаются.

По мере уменьшения частоты выходного напряжения скольжение двигателя сначала уменьшается до нуля (режим идеального холостого хода), затем

меняет знак - двигатель переходит в генераторный режим работы. Входной ток инвертора 3 напряжения при этом также сначала уменьшается до нуля, затем изменяет направление и начинает плавно нарастать. Начинается под- заряд конденсатора сглаживающего фильтра 2. Входное напряжение инвертора 3 и соответственно выходное напряжение U6W) датчика 5 напряжения увеличиваются .

В момент времени t это напряжение достигает значения Ueb,10, при котором срабатывает пороговый элемент 10, осуществляющий сравнение напряжений задания и обратной связи, пропорционального входному напряжению инвертора 3. При этом прекращается процесс уменьшения выходного напряжения и6ЫХ) задатчика 9 интенсивности и снимается блокировка с логического элемента И 12. Выходные им

5-

пульсы Ugbix, мультивибратора И проходят через логический элемент И 12 на управляющий вход прерывателя 8 тока. На интервалах времени, для которых сигнал U0b,, а выходе логического элемента И 12 равен логической I, прерыватель 8 тока замкнут и через тормозной резистор протекает ток. При этом энергия рекуперативного (генераторного) торможения асинхронного двигателя 4 рассеивается в виде тепла в тормозном резисторе.

Последовательно сменяющие друг друга процессы включения и выключе- ния (их частота и длительность определяются выходным сигналом мультивибратора 13) прерывателя 8 тока происхдят до момента времени t3, когда входное напряжение инвертора 3, умен шаясь по амплитуде, достигает значения, при котором пороговый элемент 1 возвращается в исходное состояние, блокирует прохождение импульсов мультивибратора 13 на управляющий вход прерывателя 8 тока и разрешает дальнейшее уменьшение выходного напряжения задатчика 9 интенсивности. Начинается процесс увеличения напряжения на выходе сглаживающего фильтра 2, аналогичный описанному выше процессу на интервале времени t,,-t2, который продолжается до момента времени t4 очередного переключения порогового элемента 10.

Такие последовательно сменяющие друг друга процессы линейного уменьшения и стабилизации выходного напряжения задатчика 9 интенсивности, а также замыкания и размыкания прерывателя 8 тока тормозного резистора будут протекать в течение всего времени торможения двигателя А. В результате этого темп частотного тор- можения будет автоматически поддерживаться на максимально допустимом для данного момента инерции двигателя уровне, при котором амплитуда перенапряжений «а силовом входе инвер- тора не превышает допустимое значение. Чем меньше момент инерции двигателя и сопротивление тормозного резистора и чем больше допустимая амплитуда перенапряжений, тем ближе выбранный устройством темп торможения к предельно допустимому (обозна- чей штриховой линией на диаграмме для ивых, ), устанавливаемому при

3226

предварительной настройке задатчика 9 интенсивности.

Частота и длительность включения прерывателя тока тормозного резистора задаются выходным сигналом мультивибратора 13 с регулируемой длительностью выходных импульсов. Выбор частоты и длительности этих импульсов производится исходя из следующих соображений.

Частота импульсов выбирается не менее, чем на порядок больше максимальной частоты выходного напряжения инвертора 3. При таком соотношении частот отпадает необходимость в синхронизации работы мультивибратора 13 и порогового элемента 10. Скважность импульсов выходного напряжения мультивибратора определяет среднее значение тока через тормозной резистор при срабатывании порогового элемента, рассчитывается по формуле

I г т ср I т.ср q - ,

г т-зл

где С, Т - длительность и период импульсов выходного напряжения мультивибратора;

РТС ,I.fC - мощность тормозного резистора и соответствующее ей среднее значение тока через него, рассчитанные исходя из средних потерь за время цикла работы электропривода (разгон - установившийся режим - торможение);

Р ,1Т„Л- мощность тормозного резистора, требуемая при длительном протекании через него тока Iтал, рассчитывается для наиболее напряженного теплового режима работы тормозного резистора, имеющего место при пробое силовых переключающих элементов регулятора напряжения (при этом входное напряжение инвертора и ток через тормозной резистор максимальны).

Предохранитель 6 предназначен для защиты тормозного резистора от перегрева в тех случаях, когда по каким- либо причинам среднее значение тока через него превышает допустимое значение ITaj например неправильно настроена скважность выходных импуль7 1552322

мультивибратора, короткое замыка- в силовЪй цепи переключателя тоормозного резистора и др. При предохранитель сгорает и разрыцепь прохождения тока через торой резистор. Информация о пере- нии предохранителя может быть мирована известными способами и льзована для идентификации аваой ситуации в электроприводе.

10

Ф

уп в д вх ж ж кл т ч к з р и и т в и л т ч п н ше де вв дл ло те по ро та эл му ля

Следует отметить, что предлагаемое устройство может быть спользовано и в электроприводах, в которых регуля- тор напряжения отсутствует, а изменение выходного напряжения инвертора производится с помощью DMM при постоянной амплитуде напряжения на его входе. В этом случае первый вход порогового элемента отсоединяется от выхода задатчика интенсивности и на него подается опорное напряжение, которое задает допустимую амплитуду перенапряжений на силовом входе инвертора в режиме частотного торможения асинхронного двигателя.

Таким образом, устройство при простой реализации и высокой надежности функционирования обеспечивает получение предельно возможного быстродействия электропривода в режиме частотного торможения при наложенных ограничениях на максимальное значение напряжения в силовой цепи электропривода.

0

0

5

0

5

Формула v изобретения

Устройство для автоматического управления асинхронным двигателем в режиме частотного торможения, со- держащее инвертор напряжения, силовой вход которого подключен через сглаживающий фильтр к регулятору напряжения, снабженный зажимами для подключения к асинхронному двигателю, тормозной резистор, подключенный через прерыватель тока параллельно конденсатору сглаживающего фильтра, задатчик интенсивности, выход которого подключен к управляющим входам инвертора и регулятора напряжения и к первому входу порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом датчика напряжения на входе инвертора, выход соединен с управляющим входом задатчика интенсивности, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения перегрева тормозного резистора при длительном превышении напряжением на силовом входе инвертора допустимого значения, введены мультивибратор с регулируемой длительностью выходного импульса, логический элемент И и предохранитель, причем предохранитель включен последовательно с тормозным резистором, первый вход логического элемента И соединен с выходом порогового элемента, второй вход - с выходом мультивибратора, а выход - с управляющим входом прерывателя тока.

«У.

или.з

uba-S

шшмшшошУш

III

fed

Ш

Щ

Ш

и

Щ

tj Ц ts tg if t9 t3 tn tff tn Фие.2

Of

Щ

nim

ЛШ

Щ

Ш

М

U

Изобретение относится к электротехнике. Цель - повышение надежности путем исключения перегрева тормозного резистора при длительном превышении напряжением на силовом входе инвертора допустимого значения. Для этого в устройство для автоматического управления асинхронным двигателем в режиме частотного торможения введены мультивибратор 13 с регулируемой длительностью выходного импульса, логический элемент И 12 и предохранитель 6. При этом предохранитель 6 включен последовательно с тормозным резистором 7. Первый вход логического элемента И 12 соединен с выходом порогового элемента 10, второй вход - с выходом мультивибратора 13, а выход - с управляющим входом прерывателя тока 8. 2 ил.