Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором Советский патент 1991 года по МПК H02P7/42 H02P7/62 

менного тока ротора. Путем создания напряжения определенной амплитуды, фазы и пятикратной частоты тока ротора и введения его в цепь ротора двигателя устраняют колебания мощности

и вынужденные колебания крутящего момента в механической части электро- .привода механизма 2 с упругим звеном 3 с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Цель - повышение надежности и увеличение ресурса работы двигателя путем устранения колебаний мощности и вынужденных колебаний крутящего момента в механической части электропривода с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя. В спосо&е управления асинхронным двигателем с фазным ротором, на валу которого установлен датчик 10 скорости и обмотки ротора которого через вспомогательный трансформатор 12, выпрямитель 4, дроссель 5, ведомый сетью инвертор 7 с датчиком 6 тока, системой 9 управления, блоком 16 задания и силовым трансформатором 8 подсоединены к питающей сети. Дополнительный преобразователь 11 с системой управления 13 формируют в цепи гротора напряжения пятикратной частоты тока ротора двигателя 1 на основании информации, поступающей с датчика 14 положения ротора и датчиков 15 пере(Я с с& ел 4ь СО о 4ь -W

Изобретение относится к электротехнике и может найти широкое применение в электроприводах по системе Асинхронный вентильный каскад (АВК) для насосов, вентиляторов, компрессе- ров, испытательных стендов и т.д.

Целью изобретения является повышение надежности и увеличение ресурса работы двигателя путем устранения колебаний мощности и вынужденных коле- баний крутящего момента в механической части электропривода с упругим звеном с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя

Иа фиг.1 показана структурная схе- ма электропривода, реализующего способ управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором , на фиг.2 - осциллограммы токов и моментов двигателя} на фиг.З - расчетные . кривые тока Iрд ротора фазы А асинхронного двигателя по известному способу (а), добавочной составляющей то- ка () и тока 1рА Двигателя при решении по предлагаемому способу (&).

Устройство для реализации способа управления асинхронным двигателем с фазным ротором представляет собой электропривод по схеме Асинхронный вентильный каскад, включающий в се- бя асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, приводимый механизм 2 с упругим звеном 3, механически связанный с валом двигателя. В роторной цепи двигателя включены неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель 4 и сглаживающий дроссель 5, датчик 6 выпрямленного тока ротора двигателя, ведомый сетью инвертор 7, силовой трансформатор 8, систему 9 управле- ния инвертором, датчик 10 частоты вращения, преобразователь 11 частоты, по выходу связанный со вспомогательным трехфазным трансформатором 12, систему 13 управления преобразователем частоты, по выходу связанную с входом преобразователя частоты, а по первому входу - с датчиком 14 положения ротора, по второму - с датчиком

5

0

5 0 5

0 5 Q

5

15 переменного тока ротора двигателя, по третьему - с задающим устройством 16, по четвертому - с датчиком 10.

Способ осуществляется следующим образом.

Из кривой тока рд ротора двигателя видно, что в ней отсутствует пятая гармоника от частоты тока ротора двигателя, причем следует иметь в виду, что частота тока ротора зависит от величины скольжения (скорости) двигателя . Поскольку за период в каждой фазе ротора пропуски тока повторяются два раза (или шесть раз в трех фазах) , то пульсация момента двигателя по этой причине имеют частоту, равную шестикратной частоте тока ротора двигателя.

Если ввести добавочную составляющую тока 1ра0&А ротора (фиг.Зб) двигателя с амплитудой, кратной амплитуде тока ротора фазой, при которой обеспечивается совмещение начала положительного полупериода добавочного тока с началом полупериода той же полярности основной гармоники тока ротора, и частотой, равной пятой гармонике от частоты тока ротора, то форма суммарного тока I рд ротора (фиг.Зв) станет близкой к синусоидальной. Практически это осуществляется путем введения дополнительной ЭДС в цепь каждой фазы ротора двигателя определенной амплитуды фазы и частоты, соответствующей пятой гармонике и от частоты тока ротора, При этом режим коммутации вентилей неуправляемого выпрямителя изменяется и становится более сложным, чем показан на фиг.З.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, функционирует следующим образом.

В рабочем диапазоне изменения скоростей двигателя 1 измеряются положение ротора двигателя, амплитуда, частота и фаза переменного тока ротора, а также скорость двигателя, в системе 13 управления преобразователем 11 частоты формируются заданные значе10

15

20

51654964

ния амплитуды, фазы и частоты ЭДС преобразователя частоты, заданная ЭДС преобразователя частоты через вспомогательный трансформатор 12 подается в цепь ротора.

С помощью сформированного напряжения вторичной обмотки вспомогательного трансформатора 12, включенной в каждую фазу ротора двигателя, создается составляющая тока ротора двигателя с заданными значениями амплитуды, фазы и частоты (пятая гармоника от основной). При этом форма суммарного тока 1рд ротора (фиг.Зв) приближается к синусоидальной, что обеспечивает устранение колебаний мощности и крутильных колебаний в механической части электропривода с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя.

Из приведенных на фиг.2 осциллограмм тока ротора и момента двигателя макетного образца электропривода следует, что при использовании предлагаемого способа (фиг.26) по сравнению с известным (фиг.2а), повышаются надежность и ресурс работы, устраняются колебания мощности и вынужденные механические крутильные колебания.

При пуске дополнительно включенные элементы не функционируют, для чего подается на систему управления преобразователем частоты от задающего устройства 16 сигнал запрета. Пуск двигателя осуществляется при максимальном значении ЭДС инвертора.

В рабочем диапазоне изменения скоростей двигателя сигнал запрета от задающего устройства снимается и начинают функционировать дополнительные элементы. Пуск возможен и с включенными в ротор двигателя резисторами, которые в рабочем режиме отключаются, а подключается инвертор.

Управление пуском и рабочим режимом в электропроводе осуществляют с помощью задающего устройства 16, в соответствии с заданной программой или вручную изменяют выходной сигнал

30

35

40

При этом введение дополнительных элементов оказывает малое влияние на точность стабилизации скорости двига-, теля в системе электропривода, так j как введение дополнительной ЭДС в ротор двигателя соответствует постоянному возмущению по нагрузке двигателя .

Кроме того, снижается ущерб от механических крутильных колебаний и колебаний мощности в электроприводах механизмов с упругими звеньями.

Формула изобретения

Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором, подключенным обмотками ротора через последовательно соединенные неуправляемый выпрямитель, дроссель, ведомый сетью инвертор с силовым трансформатором к питающей сети, при котором измеряют

25 частоту вращения и выпрямленный ток ротора, сравнивают с заданными значениями, по результатам сравнения регулируют величину ЭДС инвертора и стабилизируют частоту вращения двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения ресурса работы двигателя путем устранения колебаний мощности и вынужденных колебаний крутящего момента в механической части электропривода с упругим звеном с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя, дополнительно измеряют положение ротора двигателя, частоту и величину переменного тока фаз ротора, по результатам измерения формируют дополнительное трехфазное напряжение с пятикратной частотой тока ротора, амплитудой, кратной амплитуде тока ротора, и фазой, обеспечиваю45 щей совмещение начала положительного полупериода добавочного тока с началом полупериода той же полярности основной гармоники тока ротора, суммируют полученное трехфазное напряжезадающего устройства, в функции вели- 5 ние пятой гармоники с напряжением печины которого регулируются ЭДС инвертора и, соответственно, скорость двигателя. Достижение положительного эффекта доказывается при сопоставлении осциллограмм, приведенных на фигурах данного описания.

5

При этом введение дополнительных элементов оказывает малое влияние на точность стабилизации скорости двига-, теля в системе электропривода, так j как введение дополнительной ЭДС в ротор двигателя соответствует постоянному возмущению по нагрузке двигателя .

Кроме того, снижается ущерб от механических крутильных колебаний и колебаний мощности в электроприводах механизмов с упругими звеньями.

Формула изобретения

Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором, подключенным обмотками ротора через последовательно соединенные неуправляемый выпрямитель, дроссель, ведомый сетью инвертор с силовым трансформатором к питающей сети, при котором измеряют

частоту вращения и выпрямленный ток ротора, сравнивают с заданными значениями, по результатам сравнения регулируют величину ЭДС инвертора и стабилизируют частоту вращения двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения ресурса работы двигателя путем устранения колебаний мощности и вынужденных колебаний крутящего момента в механической части электропривода с упругим звеном с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя, дополнительно измеряют положение ротора двигателя, частоту и величину переменного тока фаз ротора, по результатам измерения формируют дополнительное трехфазное напряжение с пятикратной частотой тока ротора, амплитудой, кратной амплитуде тока ротора, и фазой, обеспечивающей совмещение начала положительного полупериода добавочного тока с началом полупериода той же полярности основной гармоники тока ротора, суммируют полученное трехфазное напряжение пятой гармоники с напряжением пе

ременного тока ротора частоты скольжения, изменяя тем самым форму тока ротора, одновременно с этим осуществляют указанные измерения выпрямленного тока, частоты вращения двигателя и регулирование ЭДС инвертора.

а

Фаг. 2

7

Ј&

1,4

А

YJ

1/ МЛ

АЛАЛЛЛЛЛДФиг. 3

М

llflHIUlMIIHUU/HH n

L.JL