Электропривод переменного тока Советский патент 1992 года по МПК H02P5/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых асинхронных электроприводах с повышенным моментом инерции, а именно в приводах вентиляторов, шлифовальных машин, механизмов горизонтального перемещения подъемно-транспортных машин.

Известны регулируемые по частоте вращения асинхронные электродвигатели, использующие в качестве датчика обратной связи по частоте вращения тахогенератор.

Однако использование тахогенератс- ров в ряде случаев является нежелательным, в частности, из-за сложности их механического соединения с асинхронным электродвигателем.

Известны также регулируемые асинхронные электроприводы, в которых измеряется скольжения асинхронного двигателя по сигналам датчиков тока и напряжения, включенных в цепи питания двигателя.

Однако назначением этих устройств является только индикация частоты вращения двигателя без обеспечения ее регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому является регулируемый электропривод переменного тока, содержащий тмристорный преобразователь напряжения, включенный в статорные цепи асинхронного двягатеяя, блок управления, выходом подключенный к управляющему входу, тмристорного преобразователя напряжения, а входом к выходу блока сравнения, один вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а другой вход - с выходом изме- рителя частоты вращения.

Недостатком устройства является низкая точность регулирования частоты вращения с асинхронного электродвигателя из-за отсутствия однозначной зависимости между частотой вращения асинхронного двигателя, напряжением на вентилях тиристорного преобразователя напряжения и током статора асинхронного электродвигателя, что приводит к отклонению частоты вращения от заданной при изменении нагрузки двигателя или напряжения сети.

Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения.

Указанная цель достигается тем, что электропривод переменного тока, содержащий электронный двигатель, тиристорный преобразователь напряжения, снабженный зажимами для подключения к сети, а выходом подключенный к статорной обмотке асинхронного двигателя, блок управления, выход которого соединен с управляющим

входом тмристорного преобразователя, а вход - с выходом блока сравнения, один вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а другой вход

-с выходом измерителя частоты вращения, снабжен датчиками тока и напряжения, входы которых образуют входы измерителя частоты вращения, подключенные к статорным обмоткам асинхронного двигате0 ля, блоком деления, входы делителя и делимого которого соединены соответственно с выходами датчиков тока и напряжения, и нелинейным блоком, входом подключенного к выходу блока деления, а выход нелинел5 ного блока, образующий выход измерителя частоты вращения, соединен с другим входом блока сравнения.

Нафиг.1 представлена структуоная схема электропривода переменного тока; на

0 фиг.2 - структурная схема датчиков напряжения и тока; на фиг.З - функциональная схема блоха задания частоты вращения и блока сравнения; на фиг.4 - схема нелинейного блока; на фиг.5 - поимер апроксима5 ции функциональной зависимости блока нелинейного преобразования.

Электропривод переменного тока со- держит асинхронный двигатель 1 (фиг.1), тиристорный преобразователь 2 напряжения,

0 снабженный выводами для подключения к сети, а выходом соединенный со статорной оЬмоткой асинхронного двигателя,

Управляющий вход тиристорнзго преобразователя подключен к выходу Блока 3

5 управления, входом соединенного с выходом блока 4, сравнения. Один вход блока & сравнения связан с выходом задатчика 5 частоты вращения, г другой - с выходом измерители б частоты вращения. ИзмериР тель б частоты вращения составлен из датчика 1 напряжения и датчика 8 тока, входы которых образуют входы измерителя б частоты врашения, подключенные к статорной обмотке асинхронного двигателя и последо5 аательно соединенными между собой делителя 9 и нелинейного блока 10.

Тиристорный преобразователь напряжения выполнен нереверсивным и датчики напряжения и тока на основе соответствен0 но последовательно соединенных трансформаторов 11,12 (фиг.2) напряжения и тока первых фильтров 13 низких частот, выпрямителей 14, и вторых фильтров 15 низких частот, чьи выходы служат, соответственно,

5 выходами датчиков 7,8,

Блок 4 сравнения может быть выполнен на основе операционного усилителя 16, один из входов которого является входом обратной связи по частоте вращения, а другой вход подключен к потенциометру 17,

выполняющего функцию блока задания частоты вращения.

Блок деления 9 позволяет по сигналам от датчиков напряжения и тока, пропорциональным действующему значению первой гармоники, соответственно, напряжения Vi и тока Ь двигателя, определить полное сопротивление асинхронного двигателя Z Vi/h, которое связано с частотой (о вращения, следующей функциональной зависимо- стью, реализуемой в блоке;

Г t Ae« fa -Я -А 4-for -и/ЬЧ /- J

WTU o{1-AV - --«.А

(2 -/% I-|X/ Xs- m

где (о о - синхронная частота вращения асинхронного двигателя;

. rs - активное сопротивление статорной обмотки;

г/ - активное сопротивление ротора, приведенное к статору;

Хт реактивное сопротивление контура намагничивания двигателя;

xs - синхронное реактивное сопротив- ление статорной обмотки;

Хг - синхронное реактивное сопротивление ротора, приведенное к статору;

z полное сопротивление двигателя.

Нелинейный блок может бгть на основе схемы, реализующий кусоччо-линейную аппроксимацию зависимости его ьыходкого напряжек-ия УВых от входного V8x, отражающего полученную выше зависимость частоты вращенияйдвигателя от его параметров. Данная схема с помощью потенциометров 18 и 21 и операционных усилителей 22-25 устанавливает точки Pi, 2, Рз, РА (фмг.а излома аппроксимирующей ломанной линии, а с помощью потенциометров 26-29 и операционных усилителей 30-33 формирует наклоны соответствующих участков аппроксимирующей ломанной линии. Выходное напряжение УВых снимается с выхода операционного усилителя 34.

Электропривод переменного тока работает следуки ,им образом.

В исходном состоянии, когда сигнал задания частоты вращения остается неизмен- ным. частота вращения двигателя соответствует заданной, а момент, развиваемый двигателем, равен моменту нагрузки. На выходах датчиков 7,8 напряжения и тока статора появляются сигналы, пропорциональные действующему значению первой гармоники соответственно напряжения и тока статора двигателя, на выходе блока 9 деления появляется напряжение, пропорциональное полному сопротивлению, а на

выходе нелинейного блока 10-напряжение Vebix. пропорциональное частоте вращения асинхронного двигателя.

На выходе блока 4 сравнения, в котором определяется отклонение частоты вращения от заданного значения, подаваемого с блока 5 задания, вырабатывается сигнал, характеризующий ошибку по частоте вращения, зависящую от типа регулятора скорости и величины момента сопротивления на валу двигателя.

Блок 3 управления при этом обеспечивает на выходе тиристорного преобразоеа- теля 2 напряжение, достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданной частоте вращения.

При изменении задания на частоту sps- щения на выходе блока 4 сравнения появится напряжение, характеризующее отклонение частоты вращения данной величины, е зависимости от которого блок 3 уп - равнения тиристорами будет увеличивать или уменьшать напряжение на выходе тиристорного преобразователя напряжения 2. Следовательно будет возрастать или уменьшаться ток. момент и, следовательно, частота вращения двигг еля. Сигналы на выходах датчиков 7,8 напряжения и тока будут о-, ра- жать действующее значение первой гармоники яапряжеми.я и тока при изменении частоты вращения двигателя 1. Сигнаг на выходе блока 9 деления будет соответствовать полному сопротивлению двигателя при новой частоте вращения, а сигнал на выходе нелинейного блока 10 - величине этой частоты вращения, что вызовет соответствующее изменение сигнала отклонения частоты вращения от заданного значений на выходе блока 4 сравнения. Процесс регулирования будет продолжаться до тех пор, пока на выходе блока 4 сравнения не установится сигнал ошибки по частоте вращения, обеспечивающий на выходе тиристорного преобразователя напряжение, достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданной частоте вращения.

При изменении момента нагрузки и колебания напряжения сети поддержание заданной частоты вращения осуществляется аналогичным образом.

Таким образом, введение в электропривод переменного тока на основе асинхронного трехфазного электродвигателя измерителя частоты вращения, снабженного датчиками тока и напряжения, входы которых образуют входы измерителя частоты вращения, подключенные к статорным обмоткам асинхронного двигателя, блоком деления, входы делителя и делимого которого соединены соответственно с выходами датчиков тока и напряжения, и нелинейным блоком, входом подключенного к выходу бЬока деления, а выход нелинейного блока, образующий выход измерителя частоты вращения, соединен с другим входом, с блоком сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока задания, благодаря однозначной связи между напряжением, током и частотой вращения повысить точность регулирования скорости асинхронного электродвигателя по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель, тори- сторный преобразователь напряжения, снабженный зажимами для подключения к сети, а выходом подключенный к статоркой обмотке асинхронного двигателя, бяш управления, выход которого соединен с управляющим входом тиристорногс преобразователя напряжения, а вход - с выходом блока сравнения, одни вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а другой вход- с выходом измерителя частоты, врвйфния, отличающийся тем, что, с ttenwo повышения точности регулирования, измеритель частоты вращения снабжен датчиками тока и напряжения, входы которых образуют входы

измерителя частоты вращения, подключенные к статорным обмоткам асинхронного двигателя, блоком деления, входы делителя и делимого которого соединены соответственно с выходами датчиков тока и напряжения, и нелинейным блоком, входом подключенным к выходу блока деления, а выход нелинейного блока, образующий выход измерителя частоты вращения, соедине с другим входом блока сравнения, . причем нелинейный блок выполнен с возможностью реализации зависимости

А

п

).}

где о -синхронная частота вращения двигателя;

fs - активное сопротивление обмотки статора двигателя;

F/ активнее сопротивление ротора, приведенное к статору;

хот - реактаешэе сопротивление контура намагничааония двигателя; хв - синхронное реактивное сопротивление обмотки статора;

хг - еийкроииое реактивное сопротивление ротора, приведенное к статору;

z - пояше сопротивление двигателя,

Использование: в приводах вентиляторов, шлифовальных машин, механизмов гс- ризонтальнэгоперемещения подъемно-транс.юртных машин. Сущность: измеритель частоты вращения электропривода составлен из датчика 8 тока и датчика 7 напряжения, включенных в цепи для об- мотки асинхронного деигэтеля 1. Выходы датчиков подключены к входам делителя 9, выход которого соединен с входом нелинейного блока 10, yt -анавливающего зависимое ь частоты вращения двигателя от его параметров. В результате устанавливается однозначная взаимосвязь между напряжением, током статорной обмотки ДВИГЗТРЛЯ и его частотой вращения. 5 ил. (Л 00 00 ю Фиг. 1

Фае. 2

Фаг.З

фиг Л

U8x1

Р2

Фиг.5

Рз

-3