Устройство для управления асинхронным двигателем Советский патент 1992 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может бытЬИспользовано в автоматизированных электроприводах переменного тока, выполненных по системе преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока - асинхронный двигатель,

Устройство содержит (см. фиг. 1) последовательно соединенные управляемый выпрямитель 1, фильтр 2 и инвертор 3 Hiaпряжения, с выводами для подключения фазных обмоток асинхронного электродвигателя 4, регулятор 5 напряжения, выход которого подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя 1, Первый вход регулятора 5 напряжения соединен с выходом датчика 6 Напряжения, вхОд которого подключен к силовому входу инвертора 3 напряжения, а второй вход регулятора 5 напряжения связан с выходом апериодического звена 7. Вход апериодического звена 7 соединен через замыкающий контакт первого управляемого переключателя 8 с входом регулятора 9 частоты и выходом задатчИка 10 интенсивности, первый вход которого предназначен для подачи сигнала задания. Вход регулятора Q частоты подключен к управляющему входу инвертора 3 напряжения. Задатчик 10 интенсивности выполнен в виде двух диодов t1 и 12, интегрирующего конденсатора 13, генератора 14 тока заряда и генератора 15 тока разряда. При этом выход генератора 14 тока заряда подключен к аноду первого диода 11, катод которого образует первый вход за датчика 10 интенсивности. Выходы генератора 14 тока заряда и генератора 15

тока разряда являются соответственно вторым и третьим входами задатчика 1Q интенсивности. Анод первого диода 11 задатчика 10 интенсивности соединен с анодом второго диоде 12 и вторым входом задатчика 10 интенсивности, подключенным через размыкающий контакт второго управляемого переключателя 16 к общей точке 19 устройства. Катод второго диода 12 связан с выходом генератора 15 тока разряда и первой обкладкой интегрирующего конденсатора 13. Первая обкладка интегрирующего конденсатора 13 образует выход задатчика 10 интенсивности и подключена через размыкающий контакт третьего управляемого переключателя 17 к выходу датчика 18 частоты вращения, установленного на валу асинхронного двигателя. Вторая обкладка интегрирующего конденсатора 13 подключена к общей точке 19 устройства.

Устройство работает следующим обра-зом.. .: V - -, ; . . V : -.х

В исходном состоянии (сигнал на включение преобразователя частоты отсутствует) напряжение задания изад.0 или может принимать любое промежуточное значение в диапазоне от нуля до номинального значения, имеющего положительную полярность. Контакт второго управляемого переключателя 16 замкнут, диод 11 задатчим Ш интенсивности закрыт, диод 12 - открыт, Выходное напряжение задатчика 10 интенсивности, равное в этом режиме падению напряжения на диоде 12, близко к нулю. При подаче на вход задатчика 10 интенсивности скачка напряжений задания Л/зад (момент времени ti на фиг 2) и сигнала На включение преобразователи (момент времени t2) происходит срабатывание управляемых переключателей В, 16 и 17. При этом второй вход задатчика 10 интенсивности отключается от общей точки устройства, его выход - от выхода датчика 18 частоты вра щенйя электродвигателя 4, а вход апериодического звена 7 подключается к выходу задатчика 10 интенсивности. Диод11 задатчика 10 интенсивности остается в закрытом состоянии, диод 12 открывается; При этом выходное напряжение задатчика 10 интенсивности, равное напряжению между обкладками интегрирующего конденсатора 13, линейно нарастает в соответствии с выражением

,, il4 - Il5 t 1зар .t p -tс

где Ii4 и ii5 - соответственно токи генератора 14тока заряда и генератора 15 тока разряда;

Iaap.li4-li5 - ТОК ззряда конденсатора 13. /

Для нормальной работы задатчика интенсивности должно выполняться условие

.

Процесс увеличения выходного напряжения задатчика 10 интенсивности приводит к соответствующим изменениям частоты и амплитуды выходного напряжения инвертора 3 и частотному запуску асинхронного Двигателя 4. Разгон асинхронного двигателя 4 заканчивается в момент времени tq, когда выходное напряжение задатчика 10 интенсивности достигает заданного значения, при этом диод 11 открывается. Интервал времени ta-t/i соответствует установившемуся режиму работы электродвигателя 4 с частотой вращения, определяемой значением напряжения изад. При

0 снятии сигнала на включение преобразователя частоты в момент времени t4, например в соответствии с алгоритмом работы злектропривода в составе технологической установки, управляемые переключатели 8,16 и

5 17 возвращаются в исходное ростояние.

Выход задатчика 10 интенсивности подключается к выходу датчика 18 частоты вращения электродвигателя 4, диодыИ и 12 закрываются, а вход апериодического

0 звена 7 отключается от выхода задатчика 10 интенсивности. Напря кение на выходе фильтра 2 уменьшается под действием тока нагрузки до нули. Ротор же электродвигателя 4 в силу присущего ему момента

5 инерции не может быстро изменить частоту вращения. На интервале времени i4-t5 происходит плавное уменьшение частоты вращения ротора и, соответственно, выходных напряжений датчика 18 частоты вращения и

0 задатчика 10 интенсивности. В момент времени t5 на вход устройства вновь приходит сигнал на включение преобразователя частоты. Происходит срабатывание управляемых переключателей 8, 16 и 17. Выходное

5 напряжение задатчика 10 интенсивности и частота выходного напряжения инвертора 3 начинают линейно нарастать с началь- ., ных значений, соответствующих частоте вращения электродвигателя 4 в момент поступления на вход устройства сигнала на включение преобразователя частоты. Выходное напряжение апериодического звена 7 и, соответственно, выходное напряжение фильтра 2 плавно увеличиваются с нулевого значения с постоянной времени, определяемой постоянной времени апериодического звена 7. Значение этой лрстрянной времени выбирается, исходя из условия исключения электромагнитного переходного процесса в обмотках при

установлении магнитного потока в невозбужденном асинхронном двигателе 4. В случае скачкообразного увеличения напряжения питания обмоток статора про14есс возбуждения электродвигателя сопровождается бросками тока, амплитуда которых может в 20 раз и более превышать амплитуду номинального тока электродвигателя. На практике постоянная времени апериодического звена составляет от десятков до сотен миллисекунд и.выбирается равной значению постоянной времени медленной апериодической составляющей, создающей основной поток при включении неподвижного невозбужденного асинхронного двигателя. На интервале времени ts-te идет процесс мягкого частотного пуска электродвигателя 4 при отсутствии перенапряжений на выходе фильтра 2 и значениях тока в силовой цепи преобразователя частоты/определяемых темпом изменения выходного напряжения задатчика 10 интенсивности. Интервал времени ts-t соответствует установившемуся режиму работы электродвигателя 4 с заданной частотой вращения. При скачкообразном уменьш.ении напряжения и.зад. (момент времени t) диод 11 задатчика 10 интенсивности закрывается. Начинается разряд конденсатора 13 задатчика 10 интенсивности выходным током генератор;а 15 тока разряда и напряжение между его обкладками уменьшается в соответствии с выражением

JJ5

UBbix10 Ul3 Ul3(t7) .t. Cl3

Уменьшение выходного напряжения задатчика 10 интенсивности сопровождается соответствующим уменьшением частоты и амплитуды выходного напряжения инвертора 3. Идет процесс частотного торможения электродвигателя 4. В момент времени-te выходное напряжение задатчика 10 интенсивности и частота вращения электродвигателя 4 уменьшается до нуля. В момент времени tg на вход устройства приходит сигнал на отключение преобразователя частоты.

Таким образом, предлагаемое устройство при простоте реализации и высокой надежности функцибнирования обеспечивает быстрый запуск преобразователя частоты на вращающийся невозбужденный асинхронный двигатель при отсутствии пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты. Формула изобрете ни я Устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее последовательно соединенные управляемый выпрямитель, фильтр и инвертор напряжения с выводами для подключения к фазным обмоткам асинхронного двигателя, регулятор

напряжения, выход которого подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя, а первый вход соединен с выходом датчика напряжения, подключенного к си ловому входу инвертора напряжения регулчтора частоты, выход которого подключен к управляющему входу инвертора Напряжения, и задатчик интенсивности, выполненный с двумя генераторами тока, двумя диодами и интегрирующим конденсатором, гфи этом один из выводов первого диода образует вход задатчика интенсивности для подачи сигнала задания, другой вывод первого диода и одноименный ему вывод второго диода объединены и подключены к выходу первого генератора тока, другой вывод второго диоДа объединен с одним из выводов интегрирующего конденсатора и подключен к вь1ходу второго генератора тока и образует выход задатчика

интенсивности, соединенный с входом регулятора частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью уменьшения времени пуска и повышения надежности путем-исключения пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты, в него введены датчик частоты вращения, асинхронного двигателя, апериодическое звено и три управляемых переключателя, управляющие входы которых объединены между

собой и образуют вход для подачи сигнала на, включение преобразователя частоты, при этом выход задатчика интенсивности через последовательно соединенные первый управляемый переключатель и апериодическое звено подключен к второму входу регулятора напряжения, а через второй управляемый переключатель - к выходу датчика частоты вращения, третий управляем.ый переключатель подключен

одним выводом к общей точке диодов задатчика интенсивности, а другим - к общему выводу устройства, соединенному, кроме того, с другим выводом интегрирующего конденсатора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автомати- зиров^нных электроприводах переменного тока, выполненных по системе преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока - асинхронный двигатель. Цель изобретения - уменьшение времен'/^ пуска и повышение надежности путем исключения пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты. Указанная цель достигается введением датчика 18 частоты вращения, установленного на валу асинхронного двигателя 4, апериодического звена 7 и трех управляемых переключателей 8, 16, 17, управляющие входы которых объединены между собой и образуют вход для подачи сигнала на включение преобразователя частоты. При этом обеспечивается надежный и быбтрый запуск преобразователя частоты на вращающийся невозбужденный асинхронный двигатель при отсутствии пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи. 2 ил.

Включ, npeoSp чослюлп

Фиг1